[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 |
| 地址： | 266000 山*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 單相整流器 電流內環 電壓外環 雙環控制 參數計算 控制參數 計算系統 中間直流母線電壓 參數計算系統 交流輸入電流 交流輸入電壓 數據采集系統 直流輸出電壓 控制器計算 調整控制 負載變動 負載動態 給定系統 穩定控制 響應性能 控制器 采集 | ||
本發明提出一種單相整流器雙環控制參數的計算方法和計算系統，該方法適用于采用電壓外環和電流內環雙環控制的單相整流器控制參數的計算。參數計算系統包括數據采集系統和控制器，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，并通過控制器計算電壓外環控制參數的計算的電壓外環參數和用于電流內環參數計算的電流內環參數。本發明提供的單相整流器雙環控制參數計算方法能夠在給定系統參數后，快速、準確的計算出電壓外環控制和電流內環控制的控制參數，進而在負載變動時，迅速調整控制參數，實現中間直流母線電壓的穩定控制，具有較高的負載動態響應性能。
技術領域
本發明涉及電氣控制技術領域，尤其涉及一種單相整流器雙環控制參數的計算方法及計算系統。
背景技術
單相整流器作為列車供電系統的重要組成部分，是連接供電網與后級設備和負載等的中間橋梁，其性能的好壞對列車的安全、穩定運行至關重要。對單相整流器進行控制時，由于電氣波形采樣均為單相，因而進行坐標變換和鎖相時，與三相系統相比存在一定的困難，尤其在對精度和速度要求較高的場合；另外隨著負載的增加，直流母線電壓的二次波動會對系統的安全穩定運行以及輸入電流品質產生影響。
電壓外環、電流內環雙環控制方法為單相整流器常用的控制方法，該控制方法采用PI控制器實現控制功能的實現，PI控制參數的選擇對于設備運行性能至關重要。
發明內容
本發明的目的在于基于單相整流器的電壓外環控制和電流內環控制方法，提供一種單相整流器雙環控制參數計算方法及計算系統，該方法可根據控制需求，計算生成電壓外環控制參數和電流內環控制參數，在負載變化時迅速做出反應，進而實現直流母線電壓的穩定控制。
為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種單相整流器雙環控制參數的計算方法，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，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，EC為直流側電容存儲的能量，C為直流側電容的大小，Uout為直流側輸出的電壓；
令則有：
其中Pin表示輸入直流母線的功率，Pout表示輸出直流母線的功率；
對于單相系統，
其中Um為輸入電壓峰值，Im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，Kp表示電壓外環控制的比例參數，KI表示電壓外環控制的積分參數，ωn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：
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