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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子變換系統(tǒng)的控制方法，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

變換器的目的是實(shí)現(xiàn)電磁能量特征（電量波形、特征參數(shù)等）的有效變換。為得到所期望的變換特性，目前大部分電力電子變換器中都采用PWM的方法以得到所需的電力特性，這種以PWM方式輸出的電磁能量表現(xiàn)為脈沖及脈沖序列形式，有效的脈沖能量及其序列是電力電子變換器中的基本形式。這種脈沖能量是電磁能量瞬態(tài)變換過程的一種形式，其時(shí)間常數(shù)通常在微秒或納秒之內(nèi)。這種短時(shí)間尺度的電磁能量瞬態(tài)過程對(duì)于電力電子變換器的可靠運(yùn)行起決定性作用：一方面它是電量波形變換的基礎(chǔ)；另一方面，若控制不好，它將直接導(dǎo)致器件失效和裝置損壞。

對(duì)于電力電子變換器各種經(jīng)典控制方法，如矢量控制（VC）、直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)、直接功率控制(DPC)等，雖然其內(nèi)環(huán)（電流環(huán)或功率環(huán)）各具特點(diǎn)，但共同點(diǎn)是其外環(huán)均采用了相似的結(jié)構(gòu)，即通過指令值（電壓或電流）和反饋值的誤差，采用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制結(jié)構(gòu)圖如圖1?所示。

這種常規(guī)的PI控制器（以直流母排電壓控制為例）如式（1）所示：

u(k)=u(k-1)+ki[Vdc*(k)-Vdc(k)]pin(k+1)=kp[Vdc*(k)-Vdc(k)]+u(k)---(1)]]>

它利用其積分環(huán)節(jié)消除控制誤差。但是，積分環(huán)節(jié)對(duì)過去時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)的“記憶效應(yīng)”會(huì)在動(dòng)態(tài)過程中造成超調(diào)。以直流母線電壓上升過程為例，在電壓控制動(dòng)態(tài)過程中，實(shí)際直流母線電壓偏離其指令值，指令值和反饋值之差在PI控制器積分環(huán)節(jié)中隨時(shí)間積累，變換器輸入有功功率或有功電流逐漸增加。當(dāng)輸入功率上升至高于輸出功率與電阻消耗功率之和，即p_in?>?p_Rs?+?p_out時(shí)，可得能量平衡關(guān)系：