[發明專利]一種充電樁內部整流器的控制方法

在審

• 申請號: 201810658356.2
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN108683344A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 王旭東;白亞麗
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種直流充電樁內部整流器的控制方法。包括改進功率外環控制方法和兩相坐標下的電流內環控制方法，而且在電流內環中采用了重復控制和比例諧振控制的復合控制策略。該方法將檢測的三相電壓變換為兩相靜止坐標系下的電壓，通過給定整流器的輸出電壓進而計算出有功功率的給定值。輸入側電壓與輸出側的功率值經過改進功率控制，輸出內環電流給定值，然后對其進行重復控制與比例諧振控制，最后由脈寬調制環節向整流器中的功率器件輸送驅動信號，完成充電樁內部整流器的控制。該控制方法無需鎖相環和前饋解耦控制，簡化了控制算法。降低了輸入側電流畸變，且輸出側電壓值快速跟蹤給定值，滿足電動汽車對充電樁輸出直流電能的質量要求。

技術領域

本發明涉及電子技術領域，特別涉及充電樁內部整流器的控制方法。

背景技術

充電樁內部的整流器為了滿足電動汽車動力電池的充電性能要求，其要具有良好的穩態性能和快速的動態跟隨特性。除此之外，輸入側的電流諧波畸變率也要在國網要求的范圍內。而三相電壓型PWM整流器以其交流側電流優良的正弦化，直流側輸出穩定、可調的電壓，可工作于單位功率因數的優點而廣泛的應用于充電樁內部整流器領域。

三相電壓型PWM整流器的控制方法決定著整流器系統的性能，其中電壓外環、電流內環的控制方案結構簡單，但是存在交流側電感飽和時會對控制系統造成較大的影響，而且電壓外環的非線性也限制了控制系統性能的提升。直接功率控制因動態響應性能好且高效而受到國內外學者深入研究。傳統的直接功率控制通過采用功率滯環選擇開關表中的電壓矢量，即一個開關表要同時控制有功功率和無功功率，將導致開關頻率不固定以及暫態過程中輸出側直流電壓發生較大的波動，而且負載電流擾動時會出現一定的直流壓降。

發明內容

針對上述PWM整流器控制方法的不足，本發明提出在三相電壓型PWM整流器的控制系統中引入了對電流直接控制以代替滯環控制。而且在兩相靜止坐標系下提出了一種改進的功率控制算法，省去了網側的鎖相環以及內環電流控制中的解耦環節，簡化了控制系統。還在控制系統中加入了重復控制，降低了網側電流的諧波畸變，改善整流器的電能質量和控制系統的穩態性能。

為實現上訴目的，本發明的技術方案：一種充電樁內部整流器的控制方法，包括以下步驟。

1、構建充電樁內部整流器的拓撲結構：三相電壓型PWM整流器。

2、整流器功率外環控制的步驟：

1）檢測整流器輸入側的三相交流電壓，并通過CLARK變換為兩相靜止坐標下的電壓值；

2）輸出側有功功率的給定值是由功率外環對輸出電壓的控制得到，首先對輸出側的實際電壓值與給定電壓的差值進行比例積分控制，再與輸出電壓相乘計算出有功功率；

3）按復功率的定義，整流器相在兩相靜止標系下電網側的有功功率和無功功率分別可以用兩相靜止坐標系下的電壓、電流進行表達。其中整流器的輸入側電壓已檢測出，且變換為兩相靜止坐標系下的電壓。瞬時有功功率參考值由輸出電壓外環給定。為使整流器工作于單位功率因數，則無功功率的給定值為零。于是可以計算出內環電流值的給定值。

3、整流器電流內環控制的步驟：

1）檢測整流器輸入側的三相交流電流通過CLARK變換為兩相靜止坐標下的電流值，作為整流器的輸入側的實際電流值；

2）將整流器功率外環計算出的兩相靜止坐標系下的參考電流值，將其與輸入側的實際電流值相減，并進行重復控制與比例諧振控制；

3）為了提高系統的抗干擾性，又加入了網側電壓的前饋控制，進而產生控制系統的電壓矢量，經過空間電壓矢量調制（SVPWM）輸出整流器的開關器件的驅動信號。

本發明具有以下的有益效果：