[發明專利]單相整流器雙環控制參數計算方法及計算系統

在審

• 申請號: 201810507844.3
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108599600A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 林顯琦;張利軍;楊東軍
• 申請（專利權）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 張媛媛

1.一種單相整流器雙環控制參數的計算方法，所述單相整流器包括PWM整流電路，PWM整流電路的交流輸入側設置有電阻和電感，直流輸出側設置有儲能電容，所述雙環控制包括電壓外環控制和電流內環控制，其特征在于，參數計算方法包括電壓外環控制參數計算方法和電流內環控制參數計算方法，

所述電壓外環控制參數計算方法包括以下步驟：

PWM整流電路直流側的輸出電壓作為電壓外環控制的輸入，則：

其中，E_C為直流側電容存儲的能量，C為直流側電容的大小，U_out為直流側輸出的電壓；

令則有：

其中P_in表示輸入直流母線的功率，P_out表示輸出直流母線的功率；

其中U_m為輸入電壓峰值，I_m為輸入電流峰值；

對其進行線性化處理，可得：

進一步可得：

其中，表示直流側電壓變化值；表示輸入電流峰值變化值；

則，系統開環傳遞函數為:

進而得到閉環傳遞函數為：

其中，K_p表示電壓外環控制的比例參數，K_I表示電壓外環控制的積分參數，ω_n表示系統自然振蕩頻率，ξ表示系統阻尼；

所述電流內環控制參數的計算方法包括以下步驟：

電流內環的開環傳遞函數為：

其中，K'_P為電流內環控制的比例控制參數，R為PWM整流電路的輸入端線路阻抗，L為PWM整流電路的輸入端電感，T_s為PWM控制的開關周期，τ_i為電路時間常數；

使電流內環控制調節的零點與控制對象傳遞函數極點相抵消，可得：

同時得到零極點相消后的系統開環傳遞函數為：

進而得到系統的閉環傳遞函數：

根據典型1型系統整定法：

其中，為中間變量，無實際意義；

結合電流內環控制調節其的控制函數:

可得：

進而可求解得：

其中，K′_I為電流內環控制的積分控制參數。

2.如權利要求1所述的單相整流器雙環控制參數的計算方法，其特征在于

3.單相整流器雙環控制參數的計算系統，用于單相整流器雙環控制參數的計算，其特征在于，包括數據采集系統和控制器，所述數據采集系統采集單相整流器交流輸入電流、交流輸入電壓和直流輸出電壓，所述控制器包括：用于電壓外環控制參數的計算的電壓外環參數計算單元和用于電流內環參數計算的電流內環參數計算單元；

所述電壓外環參數計算單元包括：直流側儲能電容計算模塊，用于獲取直流側輸出電壓，計算儲能電容儲存能量，同時基于輸入和輸出的功率計算；傳遞函數計算單元，基于電容儲能計算電壓外環控制的開環傳遞函數和閉環傳遞函數；控制參數計算模塊，用于根據電壓外環控制的閉環傳遞函數計算電壓外環控制的比例參數和積分參數；

所述電流內環參數計算單元包括：傳遞函數計算單元，基于電流內環控制模型計算電流內環控制的開環傳遞函數和閉環傳遞函數；控制參數計算模塊，用于根據電流內環控制的閉環傳遞函數計算電壓外環控制的比例參數和積分參數。