[發明專利]降低三相史維斯電路邊界處電流畸變的控制系統及方法

有效

• 申請號: 202011167780.0
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112532038B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 錢欽松;毛世源;許勝有;楊蘭蘭;孫偉鋒;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/12;H02M7/219
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

1.一種降低三相史維斯電路邊界處電流畸變的控制系統，其特征在于：該控制系統包括信號采樣及處理電路、數字處理及控制電路及驅動單元；

所述信號采樣及處理電路包括電壓采樣及處理電路、電流采樣及處理電路；所述電壓采樣及處理電路包含三路結構相同、輸入/輸出不同的相電壓采樣及處理電路，分別對應三相電壓Va、Vb、Vc，每一相電壓采樣及處理電路均包含獨立的串聯電阻降壓網絡及獨立的ADC芯片，三路相電壓采樣及處理電路的輸入分別連接三相電壓Va、Vb、Vc，經過串聯電阻降壓網絡后分別接入各自的ADC芯片，每一相電壓對應的ADC芯片的輸出值即為電壓采樣及處理電路的三個實際輸出之一；所述電流采樣及處理電路包含三路結構相同、輸入/輸出不同的相電流采樣及處理電路，分別對應三相電流Ia、Ib、Ic，每一相電流采樣及處理電路均包含獨立的采樣電阻，獨立的放大電路及獨立的ADC芯片；采樣電阻Ra、Rb、Rc分別串接在三相電壓Va、Vb、Vc與LC濾波器及整流橋之間，采樣電阻Ra、Rb、Rc兩端的壓差信號分別經各自的放大電路后接入各自的ADC芯片，每一相電流對應的ADC芯片的輸出值即為電流采樣及處理電路的三個實際輸出之一；

所述數字處理及控制電路包括以數字計算單元為核心的數字比較器1、數字比較器2、鎖存單元、控制單元；數字比較器1的三個輸入端I1、I2、I3分別接電壓采樣及處理電路中的ADC芯片的輸出端O1、O2、O3，數字比較器1的第一輸出端O1分別接數字計算單元的第一輸入端I1和控制單元第一輸入端I1；數字計算單元的第二至第七輸入端I2～I7分別接電壓采樣及處理電路的三個ADC芯片的輸出端O1、O2、O3、電流采樣及處理電路的三個ADC芯片的輸出端O1、O2、O3，數字計算單元的第八輸入端I8接鎖存單元的第一輸出端O1；數字計算單元的第一輸出端O1接控制單元的第二輸入端I2，數字計算單元的第二、第三、第四輸出端O2、O3、O4接鎖存單元的第一、第二、第三輸入端I1、I2、I3；數字計算單元的第五輸出端O5接數字比較器2的第一輸入端I1；數字比較器2的第二、第三輸入端I2、I3接鎖存單元的第二、第三輸出端O2、O3；數字比較器2的第一輸出端O1接控制單元的第三輸入端I3；控制單元的第一、第二、第三輸出端O1、O2、O3分別接驅動單元的第一、第二、第三輸入端I1、I2、I3；驅動單元的第一、第二、第三輸出端O1、O2、O3分別接諧波注入電路中雙向開關管Qa、Qb、Qc的柵極；

所述驅動單元接收來自控制單元的控制信號，并驅動Qa、Qb、Qc三個低頻雙向功率管；

所述數字比較器1，根據三相電壓值兩兩之間的壓差關系，將一個工頻周期劃分為六個扇形區，分別為I:VaVbVc,II:VbVaVc,III:VbVcVa,IV:VcVbVa,V:VcVaVb,VI:VaVcVb，數字比較器1的第一輸出端輸出量為當前輸入電壓所處的扇形區信息；

所述數字計算單元，根據數字比較器1輸入的扇形區信息，以及輸入電壓信息，產生邊界區判定信息；所述數字計算單元，結合當前所處扇區，選擇兩相輸入電壓值作差，并與鎖存單元第一輸出端輸出量Vref作比較，當差值大于Vref時，判定為非邊界區，當差值小于Vref時，判定為邊界區；邊界區判定信息由數字計算單元的第一輸出端輸出至控制單元的第二輸入端；

所述數字計算單元，根據數字比較器1輸入的扇形區信息及內部計算獲得的邊界區判定信息，定時采取某兩相輸入電壓輸入電流值，并生成參考信號；所述數字計算單元，在非邊界區的中心時刻，即在其中某相電壓接近零時，選擇對應兩相電壓及電流進行數字運算，生成電流超前電壓的相位值，并根據此相位值，生成邊界區判定參考電壓Vref、畸變判定參考值ref1、ref2，由數字計算單元的第二、第三、第四輸出端輸出至鎖存單元進行鎖存；所述Vref、ref1、ref2均設定有上限閾值和下限閾值，當計算值超過上限閾值或低于下限閾值時，取對應閾值；

所述數字計算單元，根據數字比較器1輸入的扇形區信息及內部計算獲得的邊界區判定信息，定時采取某兩相輸入電壓輸入電流值，并生成sample值；在進入邊界區后，實時選擇對應兩相電壓及電流進行數字運算，生成sample值，并由其第五輸出端輸出至數字比較器2的第一輸入端；

所述數字比較器2，將其第一輸入端的sample值分別與其第二、第三輸入端的ref1、ref2進行比較，生成電流畸變信息；所述數字比較器2，其第二輸入端的ref1值默認小于第三輸入端的ref2值；當sample值在ref1和ref2值之間時，判定為未發生畸變，當sample值小于ref1或大于ref2時，判定為電流發生畸變，由數字比較器2的第一輸出端將電流畸變信息輸出至控制單元的第三輸入端。