[發明專利]基于復合控制的充電機輸出電壓諧波抑制方法及系統

在審

• 申請號: 202110294160.1
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112821375A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張利軍;朱友遠;楊富志
• 申請（專利權）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: H02J1/02
• 分類號: H02J1/02
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 李祺

本申請公開了一種基于復合控制的充電機輸出電壓諧波抑制方法及系統，所述方法包括以下步驟：判斷充電機預充電后是否滿足軟起要求，若是則進入軟起；所述充電機軟起結束后，判斷是否滿足運行要求，若是則判斷所述充電機的運行狀態；根據所述運行狀態運行P I控制；判斷復合控制標志位是否為1，若是則切換復合控制器進行復合控制，若否則繼續運行所述P I控制。通過本申請，基于準比例諧振與重復控制抑制充電機輸出電壓、電流低頻紋波，實現對輸出電壓、電流的控制和周期性電壓、電流紋波的抑制。

技術領域

本發明涉及充電機控制技術領域。更具體的說，本發明涉及一種基于復合控制的充電機輸出電壓諧波抑制方法及系統。

背景技術

充電機常用于高鐵、動車及用到蓄電池供電的相關設施，是重要的供電設備，充電機通常包括輸入電路、全橋逆變電路、輸出電路及控制電路等充電電路。列車充電機用于為整車直流負載供電，并為蓄電池充電。充電機根據列車工況的不同主要有恒壓、充電限流和總電流限流三種工作模式。

如今，現有的移相全橋充電機系統中移相全橋變換器的前端無濾波電抗器，無直流母線支撐電容，導致移相全橋變換器的直流輸入電壓中存在以頻率300Hz為主的紋波分量，因此在充電機在運行時，電路中各位置低頻波動較大。充電機三種工作模式通常采用傳統PI控制策略，但是因為PI控制器的頻域模型只包括常數模型和階躍信號模型，所以抑制紋波的效果有限，且無法做到無靜差跟蹤低頻頻信號，使得充電機輸出電壓、輸出總電流、蓄電池充電電流中紋波占比高，均存大量低頻紋波，易引起蓄電池發熱等問題，在影響充電的質量的同時也會影響充電機內部磁性元件的壽命。因此對充電過程中產生的低頻紋波進行抑制具有重要意義。

傳統的消除低頻方法是在直流母線兩端并聯一個容量較大的電解電容，但所需電容容量十分巨大，且需要配套預充電電路與輸入電抗器等電氣元件，使得系統體積變大，成本上升，充電機功率密度下降，尚未有一種穩定的控制方法能夠抑制充電機輸出電壓、電流中的低頻紋波。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種基于復合控制的充電機輸出電壓諧波抑制方法，所述方法包括以下步驟：

軟起判斷步驟：判斷充電機預充電后是否滿足軟起要求，若是則進入軟起；

運行要求判斷步驟：所述充電機軟起結束后，判斷是否滿足運行要求，若是則判斷所述充電機的運行狀態；

PI控制運行步驟：根據所述運行狀態運行PI控制；

復合控制步驟：判斷復合控制標志位是否為1，若是則切換復合控制器進行復合控制，若否則繼續運行所述PI控制。

作為本發明的進一步改進，所述運行狀態包括恒壓運行模式、總電流限流運行模式、充電限流運行模式，所述充電機可根據模式切換條件平滑切換至不同所述運行狀態。

作為本發明的進一步改進，所述復合控制步驟具體包括以下步驟：

準比例諧振控制器構建步驟：構建準比例諧振控制器；

重復控制器構建步驟：構建重復控制器；

復合控制器組成步驟：將PI控制器、所述準比例諧振控制器、所述重復控制器并聯組成所述復合控制器。

作為本發明的進一步改進，通過所述準比例諧振控制器提取誤差信號中的交流量信號，將提取出的所述交流量信號輸入所述重復控制器進行補償。

作為本發明的進一步改進，所述重復控制器的占空比的調節范圍為所述PI控制器輸出的3％。

作為本發明的進一步改進，所述復合控制步驟中還包括設置復合控制時間變量，根據所述復合控制時間變量對所述復合控制標志位進行賦值，實現在所述PI控制和所述復合控制間的平滑切換。