一种基于电流源的无线发射器电源均流控制器及方法技术

本发明专利技术公开一种基于电流源的无线发射器电源均流控制器及方法，控制器包括工频电网，交流LC滤波器，电流源模块一，电流源模块二，直流电抗器，发射器负载，电压传感器，电流传感器一，锁相环，PI控制器一，电流传感器二，低通滤波器一，PI控制器二，PI控制器三，PI控制器四，PI控制器五，电流传感器三，低通滤波器二，PI控制器六，SVPWM调制模块，加法器，减法器。能够实现对两个电流源模块的均流控制。本发明专利技术避免了对空间矢量的枚举和选取，从而可以很方便地应用于任意多个电流源模块并联的均流，具有良好的可扩展性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流源的无线发射器电源均流控制器及方法
本专利技术属于无线电领域，具体说是一种基于电流源的无线发射器电源均流控制器及方法。
技术介绍
随着5G技术的不断发展，无线发射器的功率不断上升，这对无线发射器的电源提出了更高的要求。为了增加无线发射器电源的功率，通过模块化电源的串并联进行扩容成为一种常见方式。但值得注意的是，由于硬件参数的不一致，模块化电源的串并联存在均压和均流问题，如果处理不当，则会在多个电源模块之间形成木桶效应，极大降低设备的寿命和运行可靠性。另一方面，依据直流侧储能方式的不同，整流型电源分为电压源与电流源。目前，受制于成本、效率等因素，电压源型整流电源占据主导地位。但是，电压源中含有大量电容，设备的短路问题无法避免。由于电流源的直流回路中带有直流电抗器，其具备天然的抗短路能力。随着无线发射器电源功率的不断扩大，电流源有望在此领域获得进一步应用。因硬件参数不一致以及通信延迟等因素，多个电流源模块并联存在直流桥臂电流不均衡的问题。为解决此问题，现有方法多通过空间矢量的冗余选择实现对多个模块直流桥臂电流之间的主动控制。然而需要注意的是，此种方法的实现依赖于对空间矢量的枚举和选取，若并联模块个数不断上升，矢量的个数呈指数型增长，因而现有方法的扩展性受到严重限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于电流源的无线发射器电源均流控制器及方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于电流源的无线发射器电源均流控制器，包括工频电网、交流LC滤波器、电流源模块一、电流源模块二、直流电抗器、发射器负载、电压传感器、电流传感器一、锁相环、PI控制器一、电流传感器二、低通滤波器一、PI控制器二、PI控制器三、PI控制器四、PI控制器五、电流传感器三、低通滤波器二、PI控制器六、SVPWM调制模块、第一加法器、第二加法器、第三加法器、第四加法器、第一减法器、第二减法器、第三减法器、第四减法器、第五减法器；所述工频电网与交流LC滤波器、电压传感器和电流传感器一相连；电流源模块一和电流源模块二并联后的交流侧与所述交流LC滤波器连接；所述电流源模块一与电流源模块二的直流侧均与直流电抗器的一端相连；每个电流源模块的上桥臂的直流电抗器相互并联后与发射器负载相连；每个电流源模块的下桥臂的直流电抗器相互并联后也与发射器负载相连；所述电压传感器和电流传感器一用于采集三相电网电压vg，abc与三相电网电流ig，abc，并将所采集的电压电流信息传递至锁相环；所述锁相环与电压传感器和电流传感器一相连，锁相环获取三相电网电压vg，abc与三相电网电流ig，abc后，生成功率因数角θg并将其传送至PI控制器一；所述PI控制器一与锁相环相连，在获取功率因数角θg后，生成延迟角α；所述电流传感器二与直流电抗器相连以采集四个直流桥臂电流；所述低通滤波器一与电流传感器二相连，用于滤除直流桥臂电流中的高频成分，并生成直流电流Ip1、Ip2、In1、In2，分别连接至第一减法器、第二减法器、第三减法器、第四减法器；所述PI控制器二与第一减法器相连，生成延迟角变化量Δα1，送入第一加法器；所述PI控制器三与第二减法器相连，生成延迟角变化量Δα2，送入第二加法器；所述PI控制器四与第三减法器相连，生成调制比变化量Δma1，送入第三加法器；所述PI控制器五与第四减法器相连，生成延迟角变化量Δma2，送入第四加法器；所述发射器负载依次与电流传感器三、低通滤波器二、第五减法器、PI控制器六相连，PI控制器六与第三加法器和第四加法器相连；电流传感器三从发射器负载的一端采集负载电流；所述低通滤波器二滤除负载电流中的高频成分，并生成负载电流Idc；所述PI控制器六生成总调制比ma送至第三加法器、第四加法器；所述第一加法器与PI控制器一和PI控制器二相连，生成电流源模块一延迟角α1送至SVPWM调制模块；所述第二加法器与PI控制器一和PI控制器三相连，生成电流源模块二延迟角α1送至SVPWM调制模块；所述第三加法器与PI控制器四和PI控制器六相连，生成电流源模块一调制比ma1送至SVPWM调制模块；所述第四加法器与PI控制器五16和PI控制器六相连，生成电流源模块二调制比ma2送至SVPWM调制模块；所述SVPWM调制模块与第一加法器、第二加法器、第三加法器、第四加法器相连，接收ma1、α1、ma2、α2，并生成电流源模块一调制信号与电流源模块二调制信号，SVPWM调制模块与电流源模块一和电流源模块二相连，用于控制两个模块中相应开关管的通断。进一步的，交流LC滤波器由三相交流平波电感和三相膜电容组成。进一步的，所述电流源模块一和电流源模块二由电流源型三相全桥电路组成。进一步的，所述电流源型三相全桥电路采用的开关器件为IGBT串联二极管。此外基于上述控制器，本专利技术还提供一种基于电流源的无线发射器电源均流控制方法，包括以下步骤：(1)工频电网提供电能；电流源模块一与电流源模块二用于进行交直流电能变换并通过交流LC滤波器滤除高频纹波和辅助电流源模块换相过程；通过直流电抗器平抑直流电流的波动；(2)发射器负载接收电网传递的电能；电压传感器采集三相电网电压vg，abc与三相电网电流ig，abc，并将所采集的电压电流信息传递至锁相环；锁相环在获取电网电压vg，abc与电网电流ig，abc后，生成功率因数角θg并将其传送至PI控制器一；(3)PI控制器一在获取功率因数角θg后，生成延迟角α；(4)电流传感器二采集四个直流桥臂电流；低通滤波器一滤除直流桥臂电流中的高频成分，并生成直流电流Ip1、Ip2、In1、In2；(5)PI控制器二生成延迟角变化量Δα1；PI控制器三生成延迟角变化量Δα2；PI控制器四生成调制比变化量Δma1；PI控制器五生成延迟角变化量Δma2；(6)电流传感器三从发射器负载的一端采集负载电流；低通滤波器二滤除负载电流中的高频成分，并生成负载电流Idc；PI控制器六生成总调制比ma送至第三加法器、第四加法器；(7)第一加法器生成电流源模块一延迟角α1送至SVPWM调制模块；第二加法器生成电流源模块二延迟角α2送至SVPWM调制模块；第三加法器生成电流源模块一调制比ma1送至SVPWM调制模块；第四加法器生成电流源模块二调制比ma2送至SVPWM调制模块；(8)SVPWM调制模块接收ma1、α1、ma2、α2，并生成电流源模块一调制信号与电流源模块二调制信号，SVPWM调制模块用于控制电流源模块一、电流源模块二中相应开关管的通断。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：(1)本专利技术相比于电压源的无线发射器电源具有天然的抗短路能力和更好的输入输出特性，能够更好地保证发射器负载的运行可靠性。(2)本专利技术相比于传统电流源的控制方法，能够在电路硬件参数不一致或控制信号传输延迟存在差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电流源的无线发射器电源均流控制器，其特征在于，包括工频电网(1)、交流LC滤波器(2)、电流源模块一(3)、电流源模块二(4)、直流电抗器(5)、发射器负载(6)、电压传感器(7)、电流传感器一(8)、锁相环(9)、PI控制器一(10)、电流传感器二(11)、低通滤波器一(12)、PI控制器二(13)、PI控制器三(14)、PI控制器四(15)、PI控制器五(16)、电流传感器三(17)、低通滤波器二(18)、PI控制器六(19)、SVPWM调制模块(20)、第一加法器(21)、第二加法器(22)、第三加法器(23)、第四加法器(24)、第一减法器(25)、第二减法器(26)、第三减法器(27)、第四减法器(28)、第五减法器(29)；/n所述工频电网(1)与交流LC滤波器(2)、电压传感器(7)和电流传感器一(8)相连；电流源模块一(3)和电流源模块二(4)并联后的交流侧与所述交流LC滤波器(2)连接；/n所述电流源模块一(3)与电流源模块二(4)的直流侧均与直流电抗器(5)的一端相连；每个电流源模块的上桥臂的直流电抗器(5)相互并联后与发射器负载(6)相连；每个电流源模块的下桥臂的直流电抗器(5)相互并联后也与发射器负载(6)相连；/n所述电压传感器(7)和电流传感器一(8)用于采集三相电网电压v...

【技术特征摘要】
1.一种基于电流源的无线发射器电源均流控制器，其特征在于，包括工频电网(1)、交流LC滤波器(2)、电流源模块一(3)、电流源模块二(4)、直流电抗器(5)、发射器负载(6)、电压传感器(7)、电流传感器一(8)、锁相环(9)、PI控制器一(10)、电流传感器二(11)、低通滤波器一(12)、PI控制器二(13)、PI控制器三(14)、PI控制器四(15)、PI控制器五(16)、电流传感器三(17)、低通滤波器二(18)、PI控制器六(19)、SVPWM调制模块(20)、第一加法器(21)、第二加法器(22)、第三加法器(23)、第四加法器(24)、第一减法器(25)、第二减法器(26)、第三减法器(27)、第四减法器(28)、第五减法器(29)；
所述工频电网(1)与交流LC滤波器(2)、电压传感器(7)和电流传感器一(8)相连；电流源模块一(3)和电流源模块二(4)并联后的交流侧与所述交流LC滤波器(2)连接；
所述电流源模块一(3)与电流源模块二(4)的直流侧均与直流电抗器(5)的一端相连；每个电流源模块的上桥臂的直流电抗器(5)相互并联后与发射器负载(6)相连；每个电流源模块的下桥臂的直流电抗器(5)相互并联后也与发射器负载(6)相连；
所述电压传感器(7)和电流传感器一(8)用于采集三相电网电压vg，abc与三相电网电流ig，abc，并将所采集的电压电流信息传递至锁相环(9)；所述锁相环(9)与电压传感器(7)和电流传感器一(8)相连，锁相环(9)获取三相电网电压vg，abc与三相电网电流ig，abc后，生成功率因数角θg并将其传送至PI控制器一(10)；
所述PI控制器一(10)与锁相环(9)相连，在获取功率因数角θg后，生成延迟角α；所述电流传感器二(11)与直流电抗器(5)相连以采集四个直流桥臂电流；
所述低通滤波器一(12)与电流传感器二(11)相连，用于滤除直流桥臂电流中的高频成分，并生成直流电流Ip1、Ip2、In1、In2，分别连接至第一减法器(25)、第二减法器(26)、第三减法器(27)、第四减法器(28)；
所述PI控制器二(13)与第一减法器(25)相连，生成延迟角变化量Δα1，送入第一加法器(21)；
所述PI控制器三(14)与第二减法器(26)相连，生成延迟角变化量Δα2，送入第二加法器(22)；
所述PI控制器四(15)与第三减法器(27)相连，生成调制比变化量Δma1，送入第三加法器(23)；
所述PI控制器五(16)与第四减法器(28)相连，生成延迟角变化量Δma2，送入第四加法器(24)；
所述发射器负载(6)依次与电流传感器三(17)、低通滤波器二(18)、第五减法器(29)、PI控制器六(19)相连，PI控制器六(19)与第三加法器(23)和第四加法器(24)相连；电流传感器三(17)从发射器负载(6)的一端采集负载电流；所述低通滤波器二(18)滤除负载电流中的高频成分，并生成负载电流Idc；所述PI控制器六(19)生成总调制比ma送至第三加法器(23)、第四加法器(24)；
所述第一加法器(21)与PI控制器一(10)和PI控制器二(13)相连，生成电流源模块一延迟角α1送至SVPWM调制模块(20)；
所述第二加法器(22)与PI控制器一(10)和PI控制器三(14)相连，生成电流源模块二延迟角α2送至SVPWM调制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昌浩，张秀海，梁启余，
申请(专利权)人：张昌浩，
类型：发明
国别省市：山东;37