直流电源纹波控制方法、装置、系统、计算机设备、介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种直流电源纹波控制方法、装置、系统、计算机设备及存储介质。该控制方法通过获取直流电源的输出电流值；然后根据直流电源的输出电流值确定直流电源的承载状态；其中，承载状态包括轻载状态和非轻载状态；当承载状态为轻载状态时，根据直流电源的输出电流值调整直流电源的功率因数校正单元的母线电压输出设定值，并控制直流电源的谐振变换器调整为变频模式，实现了在轻载状态的直流电源输出电压纹波的控制；当承载状态为非轻载状态时，通过获取直流电源的功率因数校正单元的母线电压瞬时输出值，并根据母线电压瞬时输出值调整谐振变换器的实时开关频率，以补偿谐振变换器输出电压所需的直流增益，实现了在非轻载状态下纹波的有效控制。状态下纹波的有效控制。状态下纹波的有效控制。

【技术实现步骤摘要】
直流电源纹波控制方法、装置、系统、计算机设备、介质


[0001]本专利技术实施例涉及直流电源变换
，尤其涉及一种直流电源纹波控制方法、装置、系统、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]铁路信号直流电源领域，主要供电负载为电码化电源、轨道电源、继电器电源、计轴设备等，一般具有低压大电流的特点，其中部分设备对供电质量有特殊的要求，因此标准TB1528.3-2018明确提出，用于轨道电路的DC24V直流高频开关电源模块，输出纹波电压峰-峰值不应大于200mV，有效值不应大于50mV。用于轨道电路的DC48V直流高频开关电源模块，输出纹波电压峰-峰值不应大于400mV，有效值不应大于100mV。
[0003]随着电力电子技术的发展，为了提升电源的效率和可靠性，谐振软开关技术，特别是谐振转换(Resonant Converters，LLC)技术，被引入到铁路信号电源领域，实现DC/DC高效电能变换。LLC技术的应用使得效率有了明显提升，功率密度得到提高，但实际开发过程中可能会遇到纹波电压超标问题(特别是低频纹波)亟需解决，主要表现在如下两个方面：1、LLC谐振变换器在轻载下(特别是K值较大时)会有增益失真(不单调性)的问题，轻载时的高频段特性曲线将变得非常平坦，频率对输出电压的调节作用大大减弱，导致输出电压不稳定。2、铁路信号直流电源通常为两级变换，前级通过功率因数校正单元实现功率因数校正功能，后级谐振变换器实现DC/DC电能的转换，直流电源通过前级给后级谐振变换器提供直流母线电压。非轻载条件下，直流电源前级输出的母线电压往往伴有100Hz低频纹波(一般由功率因数校正单元引起)，并通过谐振变换器传递至负载，导致输出纹波超标。
[0004]现有的技术中，针对轻载状态下的纹波超标问题，通常会让谐振变换器运行在BURST间歇模式，此时谐振变换器不再工作在变频模式，相当于工作在变占空比模式，对输出电压的稳定性有了明显提高，但间歇模式相当于滞环控制，此时输出电压仍可能存在过冲；针对非轻载状态特别是重载下的纹波超标问题，通常采用比例积分控制，通过增大直流增益，以增大低频段的环路增益，提高响应速度，但是鉴于谐振变换器的频率特性，改善有限；或采用比例积分谐振控制器，相当于提升了控制器带宽。该方法对于低频纹波的抑制比较明显，但缺点是比例积分谐振控制器设计比较复杂，并需要对谐振变换器进行环路建模，但谐振变换器的环路模型更为复杂。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种直流电源纹波控制方法、装置、设备及存储介质，以解决轻载和非轻载下纹波超标的问题，实现在轻载和非轻载下对纹波的不同控制，达到提升直流电源供电质量的效果。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种直流电源纹波控制方法，该控制方法包括：
[0007]获取直流电源的输出电流值；
[0008]根据所述直流电源的输出电流值确定所述直流电源的承载状态；其中，所述承载
状态包括轻载状态和非轻载状态；
[0009]当所述承载状态为轻载状态时，根据所述直流电源的输出电流值调整所述直流电源的功率因数校正单元的母线电压输出设定值，并控制所述直流电源的谐振变换器调整为变频模式；
[0010]当所述承载状态为非轻载状态时，获取所述直流电源的功率因数校正单元的母线电压瞬时输出值，并根据所述母线电压瞬时输出值调整所述谐振变换器的实时开关频率，以补偿所述谐振变换器输出电压所需的直流增益。
[0011]可选的，所述根据所述母线电压瞬时输出值调整所述谐振变换器的实时开关频率，以补偿所述谐振变换器输出电压所需的直流增益，包括：
[0012]当所述母线电压瞬时输出值大于预设母线电压时，升高所述谐振变换器的实时开关频率，以补偿所述谐振变换器输出电压所需的直流增益；
[0013]当所述母线电压瞬时输出值小于预设母线电压时，降低所述谐振变换器的实时开关频率，以补偿所述谐振变换器输出电压所需的直流增益。
[0014]可选的，根据所述直流电源的输出电流值调整所述直流电源的功率因数校正单元的母线电压输出设定值包括：
[0015]所述直流电源的输出电流值与所述直流电源的功率因数校正单元的母线电压输入值呈线性关系。
[0016]可选的，通过如下公式确定所述直流电源的承载状态：
[0017][0018]I
rated
表示所述直流电源的额定输出电流，I
state
表示所述直流电源的承载状态，“0”表示轻载状态，“1”表示非轻载状态，K
l
为轻载状态和非轻载状态界定系数，I0为直流电源的输出电流值。
[0019]可选的，所述直流电源的输出电流值与所述直流电源的功率因数校正单元的母线电压输出设定值满足：
[0020][0021]K2为线性化定标系数，I0为所述直流电源的输出电流值，u
ref0
为所述直流电源的功率因数校正单元的母线电压初始输出设定值，u
ref
为所述直流电源的功率因数校正单元的母线电压输出设定值。
[0022]可选的，所述母线电压瞬时输出值与所述谐振变换器的实时开关频率满足：
[0023]f0＝V
bus
·
K3[0024]f＝K4·
V
ctrl
+f0[0025]f0表示所述谐振变换器的初始开关频率，V
bus
为所述母线电压瞬时输出值，K3为所述母线电压瞬时输出值与所述谐振变换器的开关频率的转换系数，f表示所述谐振变换器的实时开关频率，V
ctrl
表示环路控制量，K4表示环路控制量与所述谐振变换器的开关频率的转换系数。
[0026]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种直流电源纹波控制装置，该控制装置，包括：
[0027]获取模块，用于获取直流电源的输出电流值；
[0028]承载状态判断模块，根据所述直流电源的输出电流值确定所述直流电源的承载状态；其中，所述承载状态包括轻载状态和非轻载状态；
[0029]调整模块，用于当所述承载状态为轻载状态时，根据所述直流电源的输出电流值调整所述直流电源的功率因数校正单元的母线电压输出设定值，并控制所述直流电源的谐振变换器调整为变频模式；
[0030]当所述承载状态为非轻载状态时，获取所述直流电源的功率因数校正单元的母线电压瞬时输出值，并根据所述母线电压瞬时输出值调整所述谐振变换器的实时开关频率，以补偿所述谐振变换器输出电压所需的直流增益。
[0031]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种直流电源纹波控制系统，该控制系统包括：
[0032]供电模块、直流电源、控制器和负载；所述直流电源包括功率因数校正单元和谐振变换器；
[0033]所述供电模块与所述功率因数校正单元电连接；所述功率因数校正单元与所述谐振变换器电连接；所述谐振变换器与所述负载电连接；
[0034]所述控制器分别与所述功率因数校正单元以及所述谐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
f0表示所述谐振变换器的初始开关频率，V
bus
为所述母线电压瞬时输出值，K3为所述母线电压瞬时输出值与所述谐振变换器的开关频率的转换系数，f表示所述谐振变换器的实时开关频率，V
ctrl
表示环路控制量，K4表示环路控制量与所述谐振变换器的开关频率的转换系数。7.一种直流电源纹波控制装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取直流电源的输出电流值；承载状态判断模块，根据所述直流电源的输出电流值确定所述直流电源的承载状态；其中，所述承载状态包括轻载状态和非轻载状态；调整模块，用于当所述承载状态为轻载状态时，根据所述直流电源的输出电流值调整所述直流电源的功率因数校正单元的母线电压输出设定值，并控制所述直流电源的谐振变换器调整为变频模式；当所述承载状态为非轻载状态时，获取所述直流电源的功率因数校正单元的母线电压瞬时输出值，并根据所述母线电压瞬时输出值调整所述谐振变换器的实时开关频率，以补偿所述谐振变换器输出电压所需的直流增益。8.一种直流电源纹波控制系统，其特征在于，包括：供电模块、直流电源、控制器和负载；所述直流电源包括功率因数校正单...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国振，
申请(专利权)人：北京鼎汉技术集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：