有源功率解耦电路、有源功率解耦方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种有源功率解耦电路、有源功率解耦方法及装置，电路包括：解耦控制器、第一开关管、第二开关管、解耦电感、第一电容及第二电容；第一开关管与第二开关管串联，第一电容与第二电容串联，第一开关管的一端和第一电容的一端连接整流器的上输出端和逆变器的上输入端，第二开关管的一端和第二电容的一端连接整流器的下输出端和逆变器的下输入端；解耦电感连接第一开关管与第二开关管的中点及第一电容与第二电容的中点；解耦控制器与第一开关管及第二开关管的控制端连接，用于根据直流母线电压以及第二电容两端的第二电压控制第一开关管和第二开关管通断。本发明专利技术能够实现无电流传感器的有源功率解耦，能够提高可靠性，降低成本。低成本。低成本。

【技术实现步骤摘要】
有源功率解耦电路、有源功率解耦方法及装置


[0001]本专利技术属于功率解耦
，具体涉及到一种有源功率解耦电路、有源功率解耦方法及装置。

技术介绍

[0002]交
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直
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交变流器在光伏、风电、轨道交通等领域应用广泛。随着技术的不断发展，电力电子系统对于可靠性和功率密度的要求逐渐提高。而储能器件对减小电力电子系统体积和提高系统可靠性至关重要。近年来学者对于直流母线电容的减小做出了许多研究，对于输入三相平衡交
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直
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交变流器来说，网侧需要实现功率因数，三相都会产生二倍频脉动的功率，由于相位关系脉动功率互相抵消，从而不会输入直流母线。但单相交
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直
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交变流器的二次脉动功率无法抵消，在固有的二次脉动功率输入直流母线，导致母线电压出现二次脉动，并引发牵引电机出现拍频现象、网侧电流奇次谐波含量增加。为了抑制母线电压二次纹波，需要采用储能器件储存二次纹波能量，实现功率解耦。功率解耦主要有无源和有源两种方式，无源功率解耦是借助电感和电容的谐振吸收二次纹波，但谐振电压不可控，调节范围受到直流母线限制，需要采用大容量器件储能元件；此外谐振回路滤波频率单一，频率适配性较差。有源功率解耦方式引入电力电子器件，配合小容量储能元件，通过主动方式抑制谐波功率，弥补无源功率解耦的不足之处。
[0003]有源功率解耦电路的控制通常聚焦在储能电容的电压，母线纹波功率全部被解耦功率吸收，相应的参考解耦电压就可根据脉动功率计算得出。现有的有源功率解耦方法都需要在解耦回路增加电流传感器采集解耦电感电流，但传统的电流传感器量程小、绝缘性能差、抗电磁干扰能力差，而性能更优的霍尔、光纤电流传感器成本较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种有源功率解耦电路、有源功率解耦方法及装置，以解决现有的增加电流传感器采集解耦电感电流实现解耦，抗干扰能力差、成本高的问题。
[0005]基于上述目的，本专利技术实施例提供了一种有源功率解耦电路，包括：解耦控制器、第一开关管、第二开关管、解耦电感、第一电容以及第二电容；所述第一开关管与所述第二开关管串联，所述第一电容与所述第二电容串联，所述第一开关管的一端以及所述第一电容的一端与整流器的上输出端连接，所述第二开关管的一端以及所述第二电容的一端与所述整流器的下输出端连接；所述解耦电感的第一端连接在所述第一开关管与所述第二开关管之间，所述解耦电感的另一端连接在所述第一电容与所述第二电容之间；所述第一电容的一端还与逆变器的上输入端连接，所述第二电容的一端还与所述逆变器的下输入端连接，以输出直流母线电压至所述逆变器；所述解耦控制器输出端与所述第一开关管以及所述第二开关管的控制端连接，所述解耦控制器用于获取所述有源功率解耦电路输出的直流母线电压以及所述第二电容两端的第二电压，并根据所述直流母线电压和所述第二电压控制所述第一开关管和所述第二开关管通断。
[0006]基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提出了一种应用于前述的有源功率解耦电路的有源功率解耦方法，应用于前述的有源功率解耦电路，包括：根据有源功率解耦电路的直流母线电压采用二阶广义积分器提取正交信号，将所述正交信号进行变换控制得到解耦电感的电感电流参考值；根据所述有源功率解耦电路中的所述直流母线电压、第二电容两端的第二电压以及占空比应用观测器获取所述解耦电感的电感电流估计值，并根据所述电感电流参考值与所述电感电流估计值的电流差值循环更新所述占空比，直至所述直流母线电压不存在二次纹波，所述占空比为第一开关管的开通时间占控制周期的比重；根据最终的所述占空比控制所述第一开关管与所述第二开关管的通断。
[0007]可选的，所述根据有源功率解耦电路的直流母线电压采用二阶广义积分器提取正交信号，包括：将直流母线电压与直流母线参考电压作差，得到两者的电压差值；采用二阶广义积分器对所述电压差值进行处理，提取所述正交信号。
[0008]可选的，所述将所述正交信号进行变换控制得到解耦电感的电感电流参考值，包括：对所述正交信号进行旋转变换，得到所述第二电压的纹波参考值；对所述纹波参考值应用比例谐振控制器进行处理获取所述解耦电感的电感电流参考值。
[0009]可选的，所述根据所述直流母线电压、第二电容两端的第二电压以及占空比应用观测器进行处理得到所述解耦电感的电感电流估计值，包括：基于所述有源功率解耦电路获取直流母线电压、第二电容两端的第二电压以及占空比与所述解耦电感的电感电流值的第一关系式；根据所述第一关系式应用龙贝格观测器获取所述解耦电感的电感电流估计值。
[0010]可选的，所述根据所述第一关系式应用龙贝格观测器获取所述解耦电感的电感电流估计值，包括：根据所述第一关系式结合龙贝格观测器得到观测器数学模型，满足以下关系式：
[0011][0012]其中，L为所述解耦电感的电感值，为流过所述解耦电感的电感电流估计值，u
c2
为第二电容两端的第二电压的实测值，为第二电容两端的第二电压估计值，u
dc
为直流母线电压，C为第二电容的电容值，k1为所述龙贝格观测器的第一增益，k2为所述龙贝格观测器的第二增益；基于所述观测器数学模型获取所述解耦电感的所述电感电流估计值。
[0013]可选的，所述根据最终的所述占空比控制所述第一开关管与所述第二开关管的通断，包括：根据所述占空比应用脉冲宽度调制器进行处理，获取第一控制信号和第二控制信号；根据所述第一控制信号控制第一开关管的通断，根据所述第二控制信号控制第二开关管的通断。
[0014]基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提出了一种有源功率解耦装置，包括：参考电流获取模块，用于根据有源功率解耦电路的直流母线电压采用二阶广义积分器提取正交信号，将所述正交信号进行变换控制得到解耦电感的电感电流参考值；占空比获取模块，用于
根据所述有源功率解耦电路中的所述直流母线电压、第二电容两端的第二电压以及占空比应用观测器获取所述解耦电感的电感电流估计值，并根据所述电感电流参考值与所述电感电流估计值的电流差值循环更新所述占空比，直至所述直流母线电压不存在二次纹波，所述占空比为第一开关管的开通时间占控制周期的比重；解耦控制模块，用于根据最终的所述占空比控制所述第一开关管与所述第二开关管的通断。
[0015]基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述的方法。
[0016]基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提出了一种计算机存储介质，存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行前述的方法。
[0017]本专利技术的有益效果是：从上面所述可以看出，本专利技术实施例提供的一种有源功率解耦电路、有源功率解耦方法及装置，电路包括：解耦控制器、第一开关管、第二开关管、解耦电感、第一电容以及第二电容；所述第一开关管与所述第二开关管串联，所述第一电容与所述第二电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源功率解耦电路，其特征是，所述有源功率解耦电路包括：解耦控制器、第一开关管、第二开关管、解耦电感、第一电容以及第二电容；所述第一开关管与所述第二开关管串联，所述第一电容与所述第二电容串联，所述第一开关管的一端以及所述第一电容的一端与整流器的上输出端连接，所述第二开关管的一端以及所述第二电容的一端与所述整流器的下输出端连接；所述解耦电感的第一端连接在所述第一开关管与所述第二开关管之间，所述解耦电感的另一端连接在所述第一电容与所述第二电容之间；所述第一电容的一端还与逆变器的上输入端连接，所述第二电容的一端还与所述逆变器的下输入端连接，以输出直流母线电压至所述逆变器；所述解耦控制器输出端与所述第一开关管以及所述第二开关管的控制端连接，所述解耦控制器用于获取所述有源功率解耦电路输出的直流母线电压以及所述第二电容两端的第二电压，并根据所述直流母线电压和所述第二电压控制所述第一开关管和所述第二开关管通断。2.一种应用于如权利要求1所述的有源功率解耦电路的有源功率解耦方法，其特征是，所述方法包括：根据有源功率解耦电路的直流母线电压采用二阶广义积分器提取正交信号，将所述正交信号进行变换控制得到解耦电感的电感电流参考值；根据所述有源功率解耦电路中的所述直流母线电压、第二电容两端的第二电压以及占空比应用观测器获取所述解耦电感的电感电流估计值，并根据所述电感电流参考值与所述电感电流估计值的电流差值循环更新所述占空比，直至所述直流母线电压不存在二次纹波，所述占空比为第一开关管的开通时间占控制周期的比重；根据最终的所述占空比控制所述第一开关管与所述第二开关管的通断。3.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述根据有源功率解耦电路的直流母线电压采用二阶广义积分器提取正交信号，包括：将直流母线电压与直流母线参考电压作差，得到两者的电压差值；采用二阶广义积分器对所述电压差值进行处理，提取所述正交信号。4.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述将所述正交信号进行变换控制得到解耦电感的电感电流参考值，包括：对所述正交信号进行旋转变换，得到所述第二电压的纹波参考值；对所述纹波参考值应用比例谐振控制器进行处理获取所述解耦电感的电感电流参考值。5.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述根据所述直流母线电压、第二电容两端的第二电压以及占空比应用观测器进行处理得到所述解耦电感的电感电流估计值，包括：基...

【专利技术属性】
技术研发人员：成庶，李卓鑫，向超群，于天剑，周瑞睿，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：