[發明專利]用于功率轉換的系統和方法

在審

• 申請號: 201880093532.0
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN112136271A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 戴珂;林德榮;李承京;譚添;李天河;田凱
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李興斌

一種用于功率轉換的系統(100)和方法(800)。系統(100)包括：整流器(110)；逆變器(120)；耦合在整流器(110)和逆變器(120)之間的DC鏈路電容器(C)；以及控制器(111)。控制器(111)被配置成獲得在逆變器(120)的輸出處的電流值(i_o)和跨DC鏈路電容器(C)的電壓值(V_C)；基于所獲得的電流值(i_o)和電壓值(V_C)，確定逆變器(120)的輸出電壓(U_o)的平均分量和波動分量；以及基于輸出電壓(U_o)的平均分量和波動分量，確定用于控制整流器(110)的電流基準。

技術領域

本公開的實施例總體上涉及電力領域，并且特別地涉及用于功率轉換的系統和方法。

背景技術

對于功率轉換系統，特別是電力驅動系統，減少DC鏈路電容器上的電壓紋波非常重要。在電壓紋波減小的情況下，可以大大減小電容器的尺寸和成本，并且可以大大延長電容器的壽命。但是，當前的解決方案不能非常有效地減小DC鏈路電壓紋波。

當前，存在一種用于電力驅動系統的解決方案，該解決方案將輸出功率考慮在內，以通過減少循環到DC鏈路電容器中的二次電流諧波來減小DC鏈路電容器的尺寸。例如，逆變器的輸出功率以及跨DC鏈路電容器的電壓被反饋到整流器的控制器，以減少跨DC鏈路電容器的紋波。

然而，需要用于減少功率轉換系統中的DC鏈路紋波的更有效的解決方案。

發明內容

總體上，本公開的示例實施例提供了一種功率轉換系統以及用于控制功率轉換系統的方法和設備。

在第一方面，提供了一種系統。系統包括：整流器；逆變器；以及耦合在整流器和逆變器之間的DC鏈路電容器。控制器被配置成：獲得在逆變器的輸出處的電流值和跨DC鏈路電容器的電壓值；基于獲得的電流值和電壓值，確定逆變器的輸出功率的平均分量和波動分量；以及基于輸出功率的平均分量和波動分量，確定用于控制整流器的電流基準。

根據本公開的實施例，如果應用相同的DC鏈路電容器，則DC鏈路電壓波紋將減小，并且如果DC鏈路電壓波紋被設計成處于相同的電壓水平，則DC鏈路電容將減少。DC鏈路電壓紋波減小將有助于減少電容器的溫度上升并且有助于延長電容器的壽命。DC鏈路電容減小也可以有助于減小系統的尺寸、重量和/或成本。

在一些實施例中，控制器包括解耦器，解耦器被配置成將輸出功率的平均分量與輸出功率的波動分量解耦。以該方式，平均分量和波動分量可以彼此分離。

在一些實施例中，解耦器包括：移動平均濾波器(MAF)，被配置成基于輸出功率，將輸出功率的平均分量輸出；以及加法器，耦合到MAF并且被配置成通過從輸出功率減去平均分量來輸出波動分量。通過應用MAF，可以基于輸出功率的移動平均來有效地確定輸出功率的平均分量。

在一些實施例中，控制器包括：第一控制器單元，被配置成從輸出功率的平均分量確定第一電流；以及第二控制器單元，被配置成從輸出功率的波動分量來確定第二電流。通過基于輸出功率的平均分量和波動分量進行獨立控制，將大大提高設計的靈活性。

在一些實施例中，控制器包括加法器，加法器被配置成將第一電流和第二電流相加以獲得組合電流。控制器還被配置成基于組合電流確定電流基準。通過將兩個電流組合，在控制系統中將考慮兩個獨立控制的分量以改進其性能。

在一些實施例中，第一控制器單元和第二控制器單元中的至少一個是比例控制器。通過應用比例控制器，將大大簡化系統的設計，因為比例增益可以以解析表示來確定。

在一些實施例中，整流器是三相整流器，并且逆變器是單相逆變器。三相整流器和單相逆變器之間的不匹配將實質上需要該控制解決方案并且改進控制解決方案的性能。