[發明專利]一種級聯系統直流電壓振蕩抑制方法

有效

• 申請號: 201810510969.1
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108832815B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 游江;范巍巖;鄧夢露;李曉旭
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02M1/14
• 分類號: H02M1/14;H02M3/158
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種級聯系統直流電壓振蕩抑制方法，通過引入具有微分特性的級聯側直流母線電壓補償，對前級DC/DC變換器的開環傳遞函數模型進行改造，獲得一個帶等效正電阻負載的前級變換器開環傳遞函數，按此開環傳遞函數進行前級變換器閉環控制器的設計，所獲得的控制器可改善級聯側直流母線電壓的穩定性，消除了其模型中存在的后級變換器等效負電阻特性的影響，簡化了前級變換器帶恒功率負載時的控制系統設計問題；有助于獲得高性能的級聯電力變換器系統，可改善級聯變換器級聯側直流母線電壓的穩定性和動態性能。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種級聯系統直流電壓振蕩抑制方法。

背景技術

級聯系統是由前級變換器的輸出作為后級變換器的輸入而構成的系統。其具有很多傳統電源系統所不具備的優越性，如靈活性、擴展性、冗余性等，并且能廣泛的應用在電子通訊、工業控制、太空飛船等領域。由于系統中的變換器都是單獨設計的，在單獨使用時均能夠穩定的運行。

但在級聯之后，由于前后級變換器的阻抗匹配關系，系統可能會出現動態性能下降甚至失穩的情況。另一個方面，很多學者提出了不同的阻抗判據，但按照現有的判據所設計的變換器具有很大的局限性，無法滿足各種復雜的工況。后級是高帶寬閉環控制的變換器時，在級聯系統中表現為恒功率負載。恒功率負載具有負阻抗的特性，會在系統的傳遞函數中增加右半平面的極點，從而導致系統不穩定，具體表現為直流母線電壓的振蕩。另外，在穩定的級聯系統中，當負載發生變化時，前后級的阻抗匹配關系可能發生變化，或者說后級變換器的負阻抗特性增強，仍會導致直流母線電壓的振蕩。因此，在保證系統的功率密度的前提下，在不添加額外的電力電子器件的同時，則需要通過簡單有效的控制方法，使得直流母線電壓在負載變化時仍可以保持穩定。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種級聯系統直流電壓振蕩抑制方法，該方法可簡化前級變換器帶恒功率負載時的控制系統設計問題，改善級聯變換器級聯側直流母線電壓的穩定性和動態性能。

本發明的目的是這樣實現的：

一種級聯系統直流電壓振蕩抑制方法，具體的實現步驟如下：

步驟1.在系統上電初始階段，進行與系統控制相關的軟件和硬件初始化工作，將前后級變換器的控制結構中各控制器的輸出量初始化(置零操作)；

步驟2.在系統啟動時設置母線電壓參考值v_dcr；并將電壓傳感器VS1實時采樣到的母線電壓v_dc與電壓參考值v_dcr相減，得到電壓偏差值v_e1；

步驟3.電壓偏差值v_e通過電壓控制器G_v1(s)的調節，輸出控制量v_c1；

步驟4.電壓傳感器VS1采樣到的電壓信號v_dc同時輸入補償器，經過補償器G_c(s)的運算，輸出信號△v；

步驟5.將電壓控制器的輸出量v_c1與△v做差，得到前級變換器開關管的占空比控制器信號v_m1；

步驟6.將占空比控制信號v_m1作為調制信號，用于PWM調制，PWM調制器采用鋸齒波或者三角波作為載波，載波幅值為V_M1，v_m1被調制后形成占空比為d1的脈沖序列；

步驟7.在沒有得到停機指令的情況下重復執行(2)～(6)步驟，否則退出運行狀態。

所述的步驟4包括以下步驟：

步驟4.1.獲取系統中各部分的參數；

步驟4.2.高帶寬的閉環控制后級變換器具有負阻抗特性的負電阻R，由以下公式計算：