基于独立对称半波电路的电流控制方法技术

基于独立对称半波电路的电流控制方法，该独立对称半波电路在电压环和电流环比例－积分（ＰＩ）调节输出的控制下进行交流／直流变换，所述ＰＩ调节通过微处理器执行程序实现；其特征在于该方法包括步骤：　　　　Ａ、将电压环输出转换为基波的目标电流幅值分量；　　　　Ｂ、将采样的三相输入电压进行锁相调节，计算得到基波相角，并根据基波相角至少得到基波相角对应的正弦值，即目标电流的相角分量；　　　　Ｃ、根据所述目标电流幅值分量和目标电流的相角分量计算出基波的瞬时目标量；　　　　Ｄ、分别取采样的三相输入电流的瞬时值的绝对值作为电流环控制的反馈分量；　　　　Ｅ、计算所述瞬时目标量与所述反馈分量的差值，对该差值进行ＰＩ调节运算得到控制量，并通过该控制量控制所述独立对称半波电路。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及整流控制技术，尤其涉及一种。
技术介绍
传统的三相UPS其主路整流器多采用三相全桥的拓扑结构，其电池的挂接方式也是多种多样。而从成本角度考虑，整流器部分对绝缘门极双极性晶体管(IGBT)模块的个数及电感容量都非常敏感。因此，采用维也纳-类(VIENA-like)电路作为UPS整流器则是一种新的尝试，这是因为VIENA-like电路本身有诸多优点。它可以将主路整流器PFC部分的IGBT与电池PFC部分的IGBT共用，其电路图如图1所示。从图1中可知，电池供电的整个PFC电路均可借用主路供电的PFC电路，这样不仅省去了PFC电路的IGBT功率模块，也省去了PFC电感，不但节约了成本，也减小了系统体积，使得整个电路及系统结构显得简单方便。而6路BOOST电路相对独立，其中每一路均可进行单独控制，便于系统解藕。与未采用绝对值控制的控制方案相比，该控制方法不仅控制结构简单，而且可有效节省CPU的运算时间，在保证系统完成复杂运算的同时，提高系统的开关频率。同时，使得较为复杂的谐波补偿算法得到了有效的简化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，以简化控制。实现本专利技术的技术方案 一种，该独立对称半波电路在电压环和电流环比例-积分(PI)调节输出的控制下进行交流/直流变换，所述PI调节通过微处理器执行程序实现；该方法包括步骤A、将电压环输出转换为基波的目标电流幅值分量；B、将采样的三相输入电压进行锁相调节，计算得到基波相角，并根据基波相角至少得到基波相角对应的正弦值，即目标电流的相角分量；C、根据所述目标电流幅值分量和目标电流的相角分量计算出基波的瞬时目标量；D、分别取采样的三相输入电流的瞬时值的绝对值作为电流环控制的反馈分量；E、计算所述瞬时目标量与所述反馈分量的差值，对该差值进行PI调节运算得到控制量，并通过该控制量控制所述独立对称半波电路。其中步骤B中还计算出各次谐波相角对应的正弦值，并将这些谐波正弦值与基波相角对应的正弦值之和作为步骤C中的正弦值。步骤E中，还引入前馈调节分量与所述控制量共同作用于所述独立对称半波电路。根据PLL输出通过查表获得基波相角对应的正弦值。本专利技术通过电流瞬时绝对值对独立对称半波电路进行控制，大大地简化了控制的复杂程度；在控制中注入谐波能有效提高系统的输入电流谐波畸变率，从而善整流性能。附图说明图1为三相不间断电源(UPS)的VIENA-like整流电路原理图；图2为UPS的原理框图； 图3为VIENA整流电路的绝对值电流控制的系统框图；图4为本专利技术的流程图。具体实施例方式本实施例以采用VIENNA-like整流电路的不间断电源(UPS)为例进行说明。参阅图2所示，UPS主要包括VIENNA-like主电路、IGBT驱动电路、检测板(或称检测电路)和数字信号处理器(DSP)。用于控制的电压环和电流环的PI调节器由DSP通过执行程序实现。VIENNA-like主电路在IGBT驱动电路输出的功率驱动信号控制下将输入的交流电转换为直流电并通过直流母线输出。检测板从主电路中的直流母线获取电压和电流信号并反馈给DSP，由DSP进行相关的PI调节器运算并输出用于脉宽调制信号(PWM)，用该脉宽调制信号控制IGBT电路产生功率驱动信号。因为VIENA-like电路的正桥臂、负桥臂完全对称，因此，可以从采样、滤波和算法等方面进行简化控制。本专利技术主要是对VIENA-like电路的控制进行简化，以电流瞬时值I·sin(wt)为其目标值，其中sin(wt)为PLL输出查表所得的正弦值；而其幅值I则由电压环输出所得，参阅图3所示。依据VIENA-like电路的完全对称性，图3所示框图仅为系统控制的单路调节器结构，Ir为UPS整流器的单相输入电流，因任何时刻，流过同一电感的电流方向总是相同，又因在同一周期内，流过同一桥臂的两个功率因素校正器(PFC)电感的电流分别为同一相输入电流的正、负半周，即可避免桥臂共通问题。这也就决定了当上(或下)桥臂的IGBT处于正常发波状态时，同桥臂对应的IGBT脉冲宽度可为任意值(当然，在实际中脉冲宽度不宜设为极限值)。也正是因为VIENA-like电路的这一特性，可不考虑电流的方向对其进行控制，因此，可对反馈电流量(即输入电流)取绝对值，将其转化为半波电流。当此相电流流过此路升压变换器(BOOST)时，可根据此电流瞬时值进行控制；而当电流流过同一桥臂BOOST电路时，因IGBT脉宽不受限制，因此，也可根据调节器的计算量进行发波，这样不但简化了系统的控制，同时，且也省去了较为复杂费时的有符号运算，对简化控制器结构，优化控制算法，提高计算速度都有较好的效果。同时，从图3可知，在整流器控制中，引入了谐波注入的方法来减小系统输入侧的电流谐波畸变率(iTHD)，其各次谐波的目标量与基波的目标量为简单的加和方式，因此，如需在系统中引入闭环的谐波注入时，也可采用绝对值的瞬时电流控制。其控制方法与基波的控制方法相同，只是各次谐波目标电流的相角与基波目标电流的相角成整数倍。这样能有效提高系统的输入电流谐波畸变率(iTHD)，从而改善整流器性能。结合图2、图3和图4，对VIENNA-like电路的瞬时绝对值电流控制具体处理描述如下步骤10将电压环输出经定标计算转换为基波的目标电流幅值分量。步骤20检测三相输入电压，经锁相环(PLL)调节器计算当前基波相位角，作为给定目标电流的相角分量。步骤30依据计算的基波相角分量得出各次谐波的相应相角分量，根据相应的相角分量计算出基波和各次谐波的正弦值，并得到所有正弦值的和。其中各次谐波包括3、5、7次谐波。步骤40根据步骤10中的目标电流幅值分量与步骤30中的正弦值的和计算出基波和各次谐波的瞬时目标值。步骤50分别检测系统的三相输入电流，根据VIENNA-like的电路特性，将检测所得的三相输入电流取绝对值，作为电流环调节器的反馈量。步骤60计算瞬时目标值与反馈量的差值；步骤70对所述差值进行PI调节输出控制量，实现对VIENNA-like电路电流的绝对值控制。在步骤70中，还可引入前馈调节分量与所述控制量共同作用于VIENNA-like电路。该前馈调节分量可由输出目标量与输入量的比值增益得出，其目的在于提高系统的快速性。在上述过程中也可不注入谐波，即步骤30中可以不计算3、5、7次谐波的相角分量及其正弦值，步骤40则只采用基波的正弦值与目标电流幅值分量计算瞬时目标值。虽然以以上以UPS的VIENA-like的电路拓扑结构为例进行说明，但其他半波对称电路拓扑结构均可采用瞬时绝对值电流控制方法，其实现与上述同理。权利要求1.，该独立对称半波电路在电压环和电流环比例-积分(PI)调节输出的控制下进行交流/直流变换，所述PI调节通过微处理器执行程序实现；其特征在于该方法包括步骤A、将电压环输出转换为基波的目标电流幅值分量；B、将采样的三相输入电压进行锁相调节，计算得到基波相角，并根据基波相角至少得到基波相角对应的正弦值，即目标电流的相角分量；C、根据所述目标电流幅值分量和目标电流的相角分量计算出基波的瞬时目标量；D、分别取采样的三相输入电流的瞬时值的绝对值作为电流环控制的反馈分量；E、计算所述瞬时目标量与所述反馈分量的差值，对该差值进行P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，刘平，
申请(专利权)人：力博特公司，
类型：发明
国别省市：