多逆变器并联的感应电能传输系统的恒流控制及环流抑制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多逆变器并联的感应电能传输系统的恒流控制及环流抑制方法。其主要作法是，借助各个并联逆变器支路电流和初级线圈电流的瞬时值，与参考正弦信号、参考余弦信号经过处理后得到初级线圈电流幅值、各个并联逆变器支路的有功电流值和无功电流功值作为PI调节器的反馈值。该方法的硬件电路简单，算法复杂程度低，得到的反馈值更准确，环流抑制效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及感应电能传输
，尤其涉及多逆变器并联的感应电能传输系统环流抑制方法。
技术介绍
感应电能传输技术已应用于轨道交通列车、电动汽车等移动设备供电。它与传统依靠导体直接物理接触的电能传输技术相比，其传输电能的过程不受污垢、冰、积水以及其他化学物质的影响，有效地提高了供电安全性和可靠性，有着良好的应用前景。感应电能传输系统的结构和工作过程为：工频交流电经过整流器整流成直流电，直流电输入到高频逆变器装置后变换成高频的交流电；高频的交流电在初级线圈上激发高频磁场；与初级线圈并不直接接触的次级能量拾取线圈通过高频磁场近场耦合感应出同频交变电压，经过次级电路的电能变换装置变换成负载所需的电能形式供给负载，实现能量的非接触式传输。近年来，越来越多的研究将感应电能传输系统应用到公共交通中，系统能量供给电源须要提供的功率要达到上百kVA或更大。在单逆变器装置作为能量供给电源的方案下，由于高耐压、高耐流和高频率的半导体器件相当昂贵或市场上根本不存在，因此，仅靠单逆变器装置方案无法实现。采用多逆变器并联构成的高频逆变器装置能提高系统能量供给电源的功率等级，但由于电子元器件的误差、以及逆变器输入直流电压的误差等因素，使得并联的高频逆变器之间存在差异，各个逆变器单元之间存在较大环流；该环流的存在会增加能量流过功率开关器件的电流，使得逆变器单元过流或过载，提供的功率不均等，降低感应电能传输系统的整体性能。为了简化感应电能传输系统的次级能量拾取端的控制，通过控制初级线圈电流达到设计值，使次级能量拾取端获得正比于初级线圈电流值的恒定电压输出。由此，需要对多逆变器并联的感应电能传输系统的恒流控制及环流抑制方法展开研究。多逆变器并联感应电能传输系统中，已有的环流抑制方法有两种：方法一是通过检测电流幅值和相位(过零比较测量相位、最大值检测测量幅值)，将电流幅值和相位作为PI调节器的反馈量，通过逆变器输出电压的基波幅值调节和逆变器输出电压的移相调节实现多逆变器之间的环流抑制。其存在的问题是，硬件电路复杂，由于电流的高频特性，电流的相位检测容易受外界的干扰，并且当电流畸变时，硬件检测过零点得到的相位存在误差，控制器得到的电流反馈值不准确，进而导致环流抑制不理想。方法二是带锁相环的有功无功电流分解法，利用锁相后的正弦傅里叶变换和余弦傅里叶变换算出各个逆变器支路有功电流和无功电流，将有功电流和无功电流作为PI调节器的反馈量通过逆变器输出电压的基波幅值调节和逆变器输出电压的移相调节实现多逆变器之间的环流抑制。其存在的问题是，锁相环模块使得控制系统和硬件电路更复杂，若锁相环设计不当容易造成算出的逆变器支路有功电流无功电流存在误差，控制器得到的反馈值不准确，并联的高频逆变器之间仍存在较大的环流。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种多逆变器并联的感应电能传输系统的恒流控制及环流抑制方法，该方法的硬件电路简单，算法复杂程度低，得到的反馈值更准确，环流抑制效果好。本专利技术所采用的技术方案是，一种多逆变器并联的感应电能传输系统的恒流控制及环流抑制方法，包括以下步骤：A、电流采样器在一个系统工作周期T内，采集得到：初级线圈电流信号i(t)的离散值i(tn)，tn＝1T/N,2T/N,...,nT/N,...,NT/N和逆变器k的支路电流信号ik(t)的离散值ik(tn)，tn＝1T/N,2T/N,...,nT/N,...,NT/N；其中：t为时间，N是一个系统工作周期T内电流采样器采集得到的初级线圈电流信号i(t)的离散值i(tn)或逆变器k的支路电流信号ik(t)的离散值ik(tn)的总数，tn是初级线圈电流信号i(t)第n个离散值i(tn)或逆变器k的支路电流信号ik(t)第n个离散值ik(tn)对应的时刻，k是逆变器的序号、k＝1,2,3,...,K，K是逆变器的总数；B、控制器同步给出参考正弦信号S(t)的离散值S(tn)，S(tn)＝sin(ωtn)和参考余弦信号C(t)的离散值C(tn)，C(tn)＝cos(ωtn)；其中，ω为系统工作频率，ω＝2π/T；C、将A步的初级线圈电流信号i(t)的离散值i(tn)与B步的参考正弦信号S(t)的离散值S(tn)相乘得到初级线圈的参考正弦积离散值is(tn)；将A步的初级线圈电流信号i(t)的离散值i(tn)与B步的参考余弦信号C(t)的离散值C(tn)相乘得到初级线圈的参考余弦积离散值ic(tn)；将A步的逆变器k的支路电流信号ik(t)的离散值ik(tn)与B步的参考正弦信号S(t)的离散值S(tn)相乘得到逆变器k支路的参考正弦积离散值isk(tn)；将A步的逆变器k的支路电流信号ik(t)的离散值ik(tn)与B步的参考余弦信号C(t)的离散值C(tn)相乘得到逆变器k支路的参考余弦积离散值ick(tn)；D、将一个系统工作周期T内的初级线圈所有的参考正弦积离散值is(tn)和初级线圈所有的参考余弦积离散值ic(tn)分别经过截止频率为ω/10的数字低通滤波器滤除交流分量，相应得到初级线圈的参考正弦积直流分量is与初级线圈的参考余弦积直流分量ic；将一个系统工作周期T内的逆变器k支路所有的参考正弦积离散值isk(tn)和逆变器k支路所有的参考余弦积离散值ick(tn)分别经过截止频率为ω/10的数字低通滤波器滤除交流分量，相应得到逆变器k支路的参考正弦积直流分量isk与逆变器k支路的参考余弦积直流分量ick；E、根据D步得到的初级线圈的参考正弦积直流分量is与初级线圈的参考余弦积直流分量ic，算出初级线圈电流幅值Im，根据D步得到的逆变器k支路的参考正弦积直流分量isk、逆变器k支路的参考余弦积直流分量ick、初级线圈的参考正弦积直流分量is和初级线圈的参考余弦积直流分量ic，分别算出逆变器k的支路虚拟有功值Pk，Pk＝2(isisk+icick)和逆变器k的支路虚拟无功值Qk，Qk＝2(icisk-isick)；F、根据逆变器k的支路虚拟有功值Pk和初级线圈电流幅值Im，算出逆变器k的支路有功电流值根据逆变器k的支路虚拟无功值Qk和初级线圈电流幅值Im，算出逆变器k的支路无功电流值G、将F步骤的逆变器k的支路无功电流值作为PI调节器一的逆变器k环流抑制的支路无功电流反馈信号，将PI调节器一的逆变器k环流抑制的支路无功电流的给定值设为0，通过PI调节器一的调节得到逆变器k的支路无功电流放大误差再将该逆变器k的支路无功电流放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多逆变器并联的感应电能传输系统的恒流控制及环流抑制方法，包括以下步骤：A、电流采样器在一个系统工作周期T内，采集得到：初级线圈电流信号i(t)的离散值i(tn)，tn＝1T/N,2T/N,...,nT/N,...,NT/N和逆变器k的支路电流信号ik(t)的离散值ik(tn)，tn＝1T/N,2T/N,...,nT/N,...,NT/N；其中：t为时间，N是一个系统工作周期T内电流采样器采集得到的初级线圈电流信号i(t)的离散值i(tn)或逆变器k的支路电流信号ik(t)的离散值ik(tn)的总数，tn是初级线圈电流信号i(t)第n个离散值i(tn)或逆变器k的支路电流信号ik(t)第n个离散值ik(tn)对应的时刻，k是逆变器的序号、k＝1,2,3,...,K，K是逆变器的总数；B、控制器同步给出参考正弦信号S(t)的离散值S(tn)，S(tn)＝sin(ωtn)和参考余弦信号C(t)的离散值C(tn)，C(tn)＝cos(ωtn)；其中，ω为系统工作频率，ω＝2π/T；C、将A步的初级线圈电流信号i(t)的离散值i(tn)与B步的参考正弦信号S(t)的离散值S(tn)相乘得到初级线圈的参考正弦积离散值is(tn)；将A步的初级线圈电流信号i(t)的离散值i(tn)与B步的参考余弦信号C(t)的离散值C(tn)相乘得到初级线圈的参考余弦积离散值ic(tn)；将A步的逆变器k的支路电流信号ik(t)的离散值ik(tn)与B步的参考正弦信号S(t)的离散值S(tn)相乘得到逆变器k支路的参考正弦积离散值isk(tn)；将A步的逆变器k的支路电流信号ik(t)的离散值ik(tn)与B步的参考余弦信号C(t)的离散值C(tn)相乘得到逆变器k支路的参考余弦积离散值ick(tn)；D、将一个系统工作周期T内的初级线圈所有的参考正弦积离散值is(tn)和初级线圈所有的参考余弦积离散值ic(tn)分别经过截止频率为ω/10的数字低通滤波器滤除交流分量，相应得到初级线圈的参考正弦积直流分量is与初级线圈的参考余弦积直流分量ic；将一个系统工作周期T内的逆变器k支路所有的参考正弦积离散值isk(tn)和逆变器k支路所有的参考余弦积离散值ick(tn)分别经过截止频率为ω/10的数字低通滤波器滤除交流分量，相应得到逆变器k支路的参考正弦积直流分量isk与逆变器k支路的参考余弦积直流分量ick；E、根据D步得到的初级线圈的参考正弦积直流分量is与初级线圈的参考余弦积直流分量ic，算出初级线圈电流幅值Im，根据D步得到的逆变器k支路的参考正弦积直流分量isk、逆变器k支路的参考余弦积直流分量ick、初级线圈的参考正弦积直流分量is和初级线圈的参考余弦积直流分量ic，分别算出逆变器k的支路虚拟有功值Pk，Pk＝2(isisk+icick)和逆变器k的支路虚拟无功值Qk，Qk＝2(icisk‑isick)；F、根据逆变器k的支路虚拟有功值Pk和初级线圈电流幅值Im，算出逆变器k的支路有功电流值根据逆变器k的支路虚拟无功值Qk和初级线圈电流幅值Im，算出逆变器k的支路无功电流值G、将F步骤的逆变器k的支路无功电流值作为PI调节器一的逆变器k环流抑制的支路无功电流反馈信号，将PI调节器一的逆变器k环流抑制的支路无功电流的给定值设为0，通过PI调节器一的调节得到逆变器k的支路无功电流放大误差再将该逆变器k的支路无功电流放大误差输入脉宽调制器，通过脉宽调制器实现对逆变器k输出电压的相位调节，从而对逆变器k的支路无功电流值进行抑制；同时，将F步得到的所有逆变器k的支路有功电流值的平均值作为PI调节器二的逆变器k支路有功电流的给定值，将F步的逆变器k的支路有功电流值作为PI调节器二的逆变器k的环流抑制的支路有功电流反馈信号，通过PI调节器二的调节得到逆变器k的支路有功电流放大误差将逆变器k的支路有功电流放大误差与初级线圈电流幅值的系统设定值Im_ref相加作为PI调节器三的初级线圈电流幅值给定值，将F步的初级线圈电流幅值Im作为PI调节器三的初级线圈电流幅值反馈信号，通过PI控制器三的调节得到下一阶段的逆变器k输出电压基波幅值输入脉宽调制器，通过脉宽调制器实现对逆变器k输出电压的基波幅值调节，从而对逆变器k的支路有功电流值进行均分控制。...

【技术特征摘要】
1.一种多逆变器并联的感应电能传输系统的恒流控制及环流抑制方法，
包括以下步骤：
A、电流采样器在一个系统工作周期T内，采集得到：初级线圈电流信号
i(t)的离散值i(tn)，tn＝1T/N,2T/N,...,nT/N,...,NT/N和逆变器k的支路电流信号ik(t)
的离散值ik(tn)，tn＝1T/N,2T/N,...,nT/N,...,NT/N；
其中：t为时间，N是一个系统工作周期T内电流采样器采集得到的初级
线圈电流信号i(t)的离散值i(tn)或逆变器k的支路电流信号ik(t)的离散值ik(tn)
的总数，tn是初级线圈电流信号i(t)第n个离散值i(tn)或逆变器k的支路电流信
号ik(t)第n个离散值ik(tn)对应的时刻，k是逆变器的序号、k＝1,2,3,...,K，K是
逆变器的总数；
B、控制器同步给出参考正弦信号S(t)的离散值S(tn)，S(tn)＝sin(ωtn)和参考
余弦信号C(t)的离散值C(tn)，C(tn)＝cos(ωtn)；其中，ω为系统工作频率，ω＝2π/T；
C、将A步的初级线圈电流信号i(t)的离散值i(tn)与B步的参考正弦信号S(t)
的离散值S(tn)相乘得到初级线圈的参考正弦积离散值is(tn)；将A步的初级线
圈电流信号i(t)的离散值i(tn)与B步的参考余弦信号C(t)的离散值C(tn)相乘得到
初级线圈的参考余弦积离散值ic(tn)；
将A步的逆变器k的支路电流信号ik(t)的离散值ik(tn)与B步的参考正弦信
号S(t)的离散值S(tn)相乘得到逆变器k支路的参考正弦积离散值isk(tn)；将A
步的逆变器k的支路电流信号ik(t)的离散值ik(tn)与B步的参考余弦信号C(t)的
离散值C(tn)相乘得到逆变器k支路的参考余弦积离散值ick(tn)；
D、将一个系统工作周期T内的初级线圈所有的参考正弦积离散值is(tn)和
初级线圈所有的参考余弦积离散值ic(tn)分别经过截止频率为ω/10的数字低通

\t滤波器滤除交流分量，相应得到初级线圈的参考正弦积直流分量is与初级线圈
的参考余弦积直流分量ic；
将一个系统工作周期T内的逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：何正友，李勇，林天仁，麦瑞坤，陆立文，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51