[發(fā)明專利]基于瞬態(tài)電磁能量平衡的電力電子變換器控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210475860.1
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN102931819A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 趙爭鳴;魯挺;賀凡波;尹璐;袁立強;孫曉瑛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M7/483
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

1.一種基于瞬態(tài)電磁能量平衡的電力電子變換器控制方法，其特征在于，是在一種基于瞬態(tài)電磁能量平衡的PWM變換器控制系統(tǒng)中依次按以下步驟實現(xiàn)的：

步驟（1）?構建一個所述的基于瞬態(tài)電磁能量平衡的PWM變換器控制系統(tǒng)；

所述PWM變換器控制系統(tǒng)含有：PWM變換器、瞬態(tài)能量計算電路、瞬態(tài)輸出功率計算電路、目標穩(wěn)態(tài)能量計算電路、輸入功率控制量計算電路、直接功率控制開關表形成電路、比較器以及開關量控制信號形成電路，其中：

瞬態(tài)能量計算電路，設有：第一輸出電壓V_dc1和第二輸出電壓V_dc2的輸入端，V_dc1+?V_dc2=?V_dc，a相、b相電源瞬時電壓e_a、e_b兩個輸入端，a相、b相電源瞬時電流i_a、i_b兩個輸入端，還設有：所述PWM變換器中感性元件上磁場能量W_EI-1輸出端和容性元件上電場能量W_EI-2輸出端，瞬態(tài)三相有功功率P_in輸出端和瞬態(tài)三相無功功率q_in輸出端，

瞬態(tài)輸出功率計算電路，設有：所述的i_a、i_b、P_in、W_EI-1、W_EI-2各量的輸入端，還設有：瞬態(tài)輸出功率P_out輸出端，

目標穩(wěn)態(tài)能量計算電路，設有：所述PWM變換器的輸出電壓目標穩(wěn)態(tài)值輸入端，所述P_out值的輸入端，還設有：兩個所述W_EI-1和W_EI-2的目標穩(wěn)態(tài)值和的輸出端，

輸入功率控制量計算電路，設有：所述各目標穩(wěn)態(tài)量、、各瞬態(tài)量P_out、W_EI-1、W_EI-2的輸入端，還設有：所述p_in的目標穩(wěn)態(tài)量，也稱輸入有功功率控制量的輸出端，

比較器，包括：第一比較器Y_p，第二比較器Y_q，第三比較器Y_n，其中：

第一比較器Y_p，為功率有功分量比較器，輸入是輸入有功功率控制量，還有一個所述瞬態(tài)有功功率p_in，輸出是，

第二比較器Y_q，為功率無功分量比較器，輸入是無功功率控制量和所述瞬態(tài)無功功率q_in，輸出是，

第三比較器Y_n，輸入為v_dc1和v_dc2，輸出是v_dc1-?v_dc2，

開關量控制信號形成電路，包括：開關量控制信號S_q的形成電路、開關量控制信號S_p和開關量控制信號S_n的形成電路，其中：

開關量控制信號S_p的形成電路，輸入是，輸出是有功功率控制的開關量控制信號S_p，

開關量控制信號S_q的形成電路，輸入是，輸出是無功功率控制的開關量控制信號S_q，

開關量控制信號S_n的形成電路，輸入是v_cd1和v_cd2，輸出是v_cd1-?v_cd2，

所述三個開關量控制信號形成電路均為一種滯環(huán)比較電路，

直接功率控制開關表，是一種根據(jù)三個開關量控制信號S_p、S_q和S_n換算出送往所述PWM變換器三個開關量S_a、S_b和S_c的控制矢量矩陣；

步驟（2）?所述基于瞬態(tài)電磁能量平衡的PWM變換器控制系統(tǒng)依次按以下步驟進行基于瞬態(tài)電磁能量平衡的PWM控制：

步驟（2.1）?所述瞬態(tài)能量計算電路分別按下式計算W_EI-1、W_EI-2、p_in和q_in：

WEI-1=12Lsia2+12Lsib2+12Lsic2]]>

WEI-2=12Cdc1vdc12+12Cdc2vdc22]]>

其中：L_s是網(wǎng)側電抗器的電感，C_dc1、C_dc2分別是直流母線上半邊母線電容和直流母線下半邊母線電容，i_c可根據(jù)三相電路平衡原理，由i_a、i_b檢測值計算得出，

pin=eαiα=eβiβ]]>

qin=eβiα-eαiβ]]>

其中：eαeβ=231-12-12032-33eaeb-ea-eb]]>，iαiβ=231-12-12032-33iaib-ia-ib]]>，

步驟（2.2）?所述瞬態(tài)輸出功率計算電路按下式計算瞬態(tài)輸出功率P_out，按連續(xù)的兩個周期T_s計算ΔW_EI-1、ΔW_EI-2：

Pout=Pin-PRS-ΔWEI-1-ΔWEI-2Ts]]>

其中：P_RS是瞬態(tài)等效電阻損耗，

步驟（2.3）?所述目標穩(wěn)態(tài)能量計算電路按下式計算、和穩(wěn)態(tài)等效電阻損耗：

PRS*=Rs(3E-3E2-4RsPout2Rs)2]]>

WE*I-1*=12Ls(3E-3E2-4RsPout2Rs)2]]>

WEI-2*=18(Cdc1+Cdc2)vdc*2]]>

其中：R_s是等效電阻，E是電源電壓有效值，

步驟（2.4）?所述輸入功率控制量計算電路按下式計算輸入有功功率控制量和輸入無功功率控制量：

pin*=ERs1*Ts+ERs2*Ts+...+ERsk*Ts+Pout]]>

其中：R_s1、R_s1、…..?R_sk表示k組等效電阻，k是有限正整數(shù)，E_Rk表示第k組等效電阻R_k上的電壓，

qin*=0]]>

步驟（2.5）?所述第一比較器Y_p輸出，所述第二比較器Y_q輸出-q_in，所述第三比較器Y_n輸出v_dc1-?v_dc2

步驟（2.6）?所述開關量控制信號S_p?、S_q、S_n分別由滯環(huán)比較電路確定，

步驟（2.7）?所述直接功率控制開關表形成電路輸出三個開關量S_a、S_b、S_c；

步驟（3）?判斷連續(xù)兩個周期T_s的ΔW_EI-1=ΔW_EI-2=0否，若ΔW_EI-1≠ΔW_EI-2≠0，則重復步驟（2.1）至步驟（2.7），一直到ΔW_EI-1=ΔW_EI-2=0，控制結束。