[發(fā)明專利]基于IGBT的雙向功率變換AC-DC控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811194424.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN109217709A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉楚安;黃大強(qiáng);劉明軍;鄧文龍;張恩澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市安和威電力科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/797
• 分類號(hào): H02M7/797
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明屬于交直交電氣傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于IGBT的雙向功率變換AC?DC控制系統(tǒng)及方法，控制系統(tǒng)設(shè)置有：接入端、第一高壓?jiǎn)?dòng)開關(guān)管、電路控制端、電流源、第二高壓?jiǎn)?dòng)開關(guān)管、監(jiān)測(cè)設(shè)備、接線端子、上開關(guān)組、隔離器、控制系統(tǒng)、可控開關(guān)、電源模組、比較器、下開關(guān)組、三相逆變器、二極管組、顯示屏、電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器。本發(fā)明的控制系統(tǒng)采用電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)系統(tǒng)，電壓外環(huán)控制輸出電壓，電流內(nèi)環(huán)控制輸入電流，以實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)的校正，該AC?DC系統(tǒng)可以多套重新組合，并且預(yù)留控制端子，可以根據(jù)BMS系統(tǒng)和當(dāng)前負(fù)荷等級(jí)智能分配，方便用戶使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交直交電氣傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于IGBT的雙向功率 變換AC-DC控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)新能源汽車的扶持力度的增加，產(chǎn)業(yè)規(guī)模正逐年增大， 2017年新能源汽車產(chǎn)量占比達(dá)到了汽車總產(chǎn)量的2.7％，連續(xù)三年居于世界首位。 然而目前我國(guó)新能源汽車車樁比只有不到3.5:1，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成為制約 新能源汽車發(fā)展的主要問(wèn)題。充電樁的發(fā)展又會(huì)對(duì)電網(wǎng)的容量和性能提出更高 的要求，所以充電站朝分散供電模式的微電網(wǎng)方向發(fā)展是必然趨勢(shì)。

為適應(yīng)微電網(wǎng)特別是直流微網(wǎng)需求，特研發(fā)基于絕緣柵雙極型晶體管(以 下稱：IGBT)雙向功率變換AC-DC系統(tǒng)，其系統(tǒng)拓?fù)洳捎肔CL+IGBT結(jié)構(gòu)， 控制上采用空間矢量控制(SVPWM)。例如AC-DC-AC可以方便的實(shí)現(xiàn)交流 電機(jī)的四象限運(yùn)行；高壓直流輸電和柔性交流輸電中某些裝置；共直流母線微 網(wǎng)充電站系統(tǒng)中。目前，直流母線微網(wǎng)方興未艾。而充電功率的變化，接入直 流母線微網(wǎng)的光伏系統(tǒng)等參數(shù)的變化，會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成較大影響。ACDC雙向功率 變換系統(tǒng)必將在直流母線微網(wǎng)的應(yīng)用上取得到長(zhǎng)足發(fā)展。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是：

現(xiàn)有的裝置在充電過(guò)程中存在一定的諧波污染，電流的響應(yīng)速度較慢，在 功率因數(shù)補(bǔ)償、電能回饋方面還存在一定的不穩(wěn)定性。

解決上述技術(shù)問(wèn)題的難度和意義：

難度在于：現(xiàn)有的技術(shù)不能克服在充電過(guò)程中的諧波污染。

克服現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題后，帶來(lái)的意義為：在功率因數(shù)補(bǔ)償、電能回饋、有源 濾波等領(lǐng)域應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于IGBT的雙向功率變換 AC-DC控制系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于IGBT的雙向功率變換AC-DC控制方法， 所述基于IGBT的雙向功率變換AC-DC控制方法包括：

第一高壓?jiǎn)?dòng)開關(guān)管和第二高壓?jiǎn)?dòng)開關(guān)管上的系統(tǒng)拓?fù)洳捎肔CL+IGBT 結(jié)構(gòu)，在接入端接入電流后通過(guò)電路控制端進(jìn)行電流控制；

在局部電路的dq坐標(biāo)變換的基礎(chǔ)上建立基于變壓器的低頻等效模型，并進(jìn) 行穩(wěn)態(tài)特性分析；

同時(shí)建立降階小信號(hào)數(shù)學(xué)模型，對(duì)AC-DC系統(tǒng)進(jìn)行控制；

控制系統(tǒng)采用壓外環(huán)控制輸出電壓、電流內(nèi)環(huán)控制輸入電流，進(jìn)行單位功 率因數(shù)的校正；

通過(guò)電壓傳感器、溫度傳感器和電流傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)， 通過(guò)顯示屏進(jìn)行顯示。

進(jìn)一步，電路控制端進(jìn)行電流控制的方法包括：

對(duì)接收的電流信號(hào)s(t)進(jìn)行非線性變換，按如下公式進(jìn)行：

其中A表示信號(hào)的幅度，a(m)表示信號(hào)的碼元符號(hào)，p(t)表示成形函數(shù)，f_c表示信號(hào)的載波頻率，表示信號(hào)的相 位，通過(guò)該非線性變換后得到：