[發明專利]多逆變器并聯的感應電能傳輸系統的恒流控制及環流抑制方法

有效

• 申請號: 201610013105.X
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105471120B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 何正友;李勇;林天仁;麥瑞坤;陸立文
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02M7/493
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

本發明公開了一種多逆變器并聯的感應電能傳輸系統的恒流控制及環流抑制方法。其主要作法是，借助各個并聯逆變器支路電流和初級線圈電流的瞬時值，與參考正弦信號、參考余弦信號經過處理后得到初級線圈電流幅值、各個并聯逆變器支路的有功電流值和無功電流功值作為PI調節器的反饋值。該方法的硬件電路簡單，算法復雜程度低，得到的反饋值更準確，環流抑制效果好。

技術領域

本發明涉及感應電能傳輸技術領域，尤其涉及多逆變器并聯的感應電能傳輸系統環流抑制方法。

背景技術

感應電能傳輸技術已應用于軌道交通列車、電動汽車等移動設備供電。它與傳統依靠導體直接物理接觸的電能傳輸技術相比，其傳輸電能的過程不受污垢、冰、積水以及其他化學物質的影響，有效地提高了供電安全性和可靠性，有著良好的應用前景。

感應電能傳輸系統的結構和工作過程為：工頻交流電經過整流器整流成直流電，直流電輸入到高頻逆變器裝置后變換成高頻的交流電；高頻的交流電在初級線圈上激發高頻磁場；與初級線圈并不直接接觸的次級能量拾取線圈通過高頻磁場近場耦合感應出同頻交變電壓，經過次級電路的電能變換裝置變換成負載所需的電能形式供給負載，實現能量的非接觸式傳輸。

近年來，越來越多的研究將感應電能傳輸系統應用到公共交通中，系統能量供給電源須要提供的功率要達到上百kVA或更大。在單逆變器裝置作為能量供給電源的方案下，由于高耐壓、高耐流和高頻率的半導體器件相當昂貴或市場上根本不存在，因此，僅靠單逆變器裝置方案無法實現。采用多逆變器并聯構成的高頻逆變器裝置能提高系統能量供給電源的功率等級，但由于電子元器件的誤差、以及逆變器輸入直流電壓的誤差等因素，使得并聯的高頻逆變器之間存在差異，各個逆變器單元之間存在較大環流；該環流的存在會增加能量流過功率開關器件的電流，使得逆變器單元過流或過載，提供的功率不均等，降低感應電能傳輸系統的整體性能。為了簡化感應電能傳輸系統的次級能量拾取端的控制，通過控制初級線圈電流達到設計值，使次級能量拾取端獲得正比于初級線圈電流值的恒定電壓輸出。由此，需要對多逆變器并聯的感應電能傳輸系統的恒流控制及環流抑制方法展開研究。

多逆變器并聯感應電能傳輸系統中，已有的環流抑制方法有兩種：方法一是通過檢測電流幅值和相位(過零比較測量相位、最大值檢測測量幅值)，將電流幅值和相位作為PI調節器的反饋量，通過逆變器輸出電壓的基波幅值調節和逆變器輸出電壓的移相調節實現多逆變器之間的環流抑制。其存在的問題是，硬件電路復雜，由于電流的高頻特性，電流的相位檢測容易受外界的干擾，并且當電流畸變時，硬件檢測過零點得到的相位存在誤差，控制器得到的電流反饋值不準確，進而導致環流抑制不理想。方法二是帶鎖相環的有功無功電流分解法，利用鎖相后的正弦傅里葉變換和余弦傅里葉變換算出各個逆變器支路有功電流和無功電流，將有功電流和無功電流作為PI調節器的反饋量通過逆變器輸出電壓的基波幅值調節和逆變器輸出電壓的移相調節實現多逆變器之間的環流抑制。其存在的問題是，鎖相環模塊使得控制系統和硬件電路更復雜，若鎖相環設計不當容易造成算出的逆變器支路有功電流無功電流存在誤差，控制器得到的反饋值不準確，并聯的高頻逆變器之間仍存在較大的環流。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種多逆變器并聯的感應電能傳輸系統的恒流控制及環流抑制方法，該方法的硬件電路簡單，算法復雜程度低，得到的反饋值更準確，環流抑制效果好。

本發明所采用的技術方案是，一種多逆變器并聯的感應電能傳輸系統的恒流控制及環流抑制方法，包括以下步驟：