一种大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于高效功率变换系统控制技术领域，提供了大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法及装置。其中，所述充电系统的拓扑结构为至少两台并联的高频链矩阵变换器，该功率补偿控制方法包括：在dq两相同步旋转坐标系下，计算第i台变换器输入电压相位和理想参考输入电流相位之差；其中，i为奇数；根据上述相位之差，计算第i+1台变换器空间电流矢量所需旋转的相位角；其中，所需旋转的相位角使得第i台变换器和第i+1台变换器的输入侧总瞬时无功功率为零；对第i+1台变换器的空间电流矢量进行相应旋转，判断旋转后的空间电流矢量所属的扇区；基于相应扇区及调制比，生成相应控制脉冲信号，以作用于第i+1台变换器来实现功率补偿。偿。偿。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法及装置


[0001]本专利技术属于高效功率变换系统控制
，尤其涉及一种大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法及装置。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]电动汽车对充电的需求具有随机性和间歇性，在缺乏引导和调控的情况下，用户充电行为还趋向于集聚性，会对电网造成严重的冲击，不仅影响用电平衡，而且产生谐波污染电网，导致点电能质量差。动力电池既需通过电网对其充电，又可作为灵活的分布式储能为电网提供有功和无功功率补偿或支撑。充电系统作为电动汽车与电网交互的核心，可兼具多种功能，包括变换电网能量给电池充电、变换电池能量给电网提供有功和无功功率支撑，从而成为动力电池多功能充电系统。
[0004]现有的充电系统大多为单向拓扑，只能对电池进行充电，无法将电池能量回馈给电网。高频链矩阵变换器是一种单级拓扑，具有能量密度和变换效率高、输入输出隔离、功率双向流动等优点。然而，专利技术人发现，由于该功率变换拓扑交流侧存在LC滤波器，使交流电压、电流之间存在相位偏移，偏移量的大小与选取的电感、电容相关，导致高频链矩阵变换器只能补偿固定的无功功率，有时甚至会造成过补偿或欠补偿。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法及装置，其既可扩大系统容量或功率等级，也可灵活改变系统网侧电压电流的相位，实现对电网的功率快速动态补偿。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供一种大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法，所述充电系统的拓扑结构为至少两台并联的高频链矩阵变换器，该功率补偿控制方法包括：
[0008]在dq两相同步旋转坐标系下，计算第i台变换器输入电压相位和理想参考输入电流相位之差；其中，i为奇数；
[0009]根据上述相位之差，计算第i+1台变换器空间电流矢量所需旋转的相位角；其中，所需旋转的相位角使得第i台变换器和第i+1台变换器的输入侧总瞬时无功功率为零；
[0010]对第i+1台变换器的空间电流矢量进行相应旋转，判断旋转后的空间电流矢量所属的扇区；
[0011]基于相应扇区及调制比，生成相应控制脉冲信号，以作用于第i+1台变换器来实现功率补偿。
[0012]作为一种实施方式，根据abc三相静止坐标系转换到dq两相同步旋转坐标系的变换矩阵，计算第i台变换器输入电压相位和理想参考输入电流相位之差。
[0013]作为一种实施方式，第i台变换器输入电压的A相相位为dq两相同步旋转坐标系的d轴与abc三相静止坐标系的a轴的夹角。
[0014]作为一种实施方式，dq两相同步旋转坐标系的d轴与abc三相静止坐标系的a轴的夹角由锁相环锁相得到。
[0015]作为一种实施方式，基于双极性电流空间矢量调制方法，生成控制脉冲信号。
[0016]本专利技术的第二个方面提供了一种大功率多功能高效充电系统功率补偿控制装置，所述充电系统的拓扑结构为至少两台并联的高频链矩阵变换器，该功率补偿控制装置包括：
[0017]相位差计算模块，其用于在dq两相同步旋转坐标系下，计算第i台变换器输入电压相位和理想参考输入电流相位之差；其中，i为奇数；
[0018]矢量旋转模块，其用于根据上述相位之差，计算第i+1台变换器空间电流矢量所需旋转的相位角；其中，所需旋转的相位角使得第i台变换器和第i+1台变换器的输入侧总瞬时无功功率为零；
[0019]扇区判断模块，其用于对第i+1台变换器的空间电流矢量进行相应旋转，判断旋转后的空间电流矢量所属的扇区；
[0020]脉冲调制模块，其用于基于相应扇区及调制比，生成相应控制脉冲信号，以作用于第i+1台变换器来实现功率补偿。
[0021]作为一种实施方式，根据abc三相静止坐标系转换到dq两相同步旋转坐标系的变换矩阵，计算第i台变换器输入电压相位和理想参考输入电流相位之差。
[0022]作为一种实施方式，第i台变换器输入电压的A相相位为dq两相同步旋转坐标系的d轴与abc三相静止坐标系的a轴的夹角。
[0023]作为一种实施方式，dq两相同步旋转坐标系的d轴与abc三相静止坐标系的a轴的夹角由锁相环锁相得到。
[0024]作为一种实施方式，在所述脉冲调制模块中，基于双极性电流空间矢量调制方法，生成控制脉冲信号。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026](1)本专利技术提出的大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法，可以灵活改变系统网侧电压电流的相位差，使其快速同相位，进而完成功率补偿动态控制和单位功率因数。
[0027](2)本专利技术应用的拓扑可通过多台中小功率变换器并联实现整机大功率输出，扩大了系统容量，可扩展性好；输出侧串联可通过电流相位控制，减小电流纹波，避免纹波对电池的损伤。该功率控制补偿方法设计巧妙，实现便携，可广泛推广应用于其他类型的功率变换器。
[0028]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0029]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0030]图1是本专利技术实施例的充电系统结构示意图；
[0031]图2是本专利技术实施例的模块化并联的高频链矩阵变换器拓扑结构图；
[0032]图3是本专利技术实施例的大功率多功能高效充电系统功率补偿控制原理框图；
[0033]图4是本专利技术实施例的扇区划分及电流矢量图；
[0034]图5是本专利技术实施例的旋转后扇区划分及电流矢量图；
[0035]图6是本专利技术实施例的载波周期与矢量的关系图；
[0036]图7(a)是本专利技术实施例的旋转后第一台变换器输入侧A相电压电流；
[0037]图7(b)是本专利技术实施例的旋转后第二台变换器输入侧A相电压电流；
[0038]图8是本专利技术实施例的系统网侧输入A相电压电流波形。
具体实施方式
[0039]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0040]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0041]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0042]实施例一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法，其特征在于，所述充电系统的拓扑结构为至少两台并联的高频链矩阵变换器，该功率补偿控制方法包括：在dq两相同步旋转坐标系下，计算第i台变换器输入电压相位和理想参考输入电流相位之差；其中，i为奇数；根据上述相位之差，计算第i+1台变换器空间电流矢量所需旋转的相位角；其中，所需旋转的相位角使得第i台变换器和第i+1台变换器的输入侧总瞬时无功功率为零；对第i+1台变换器的空间电流矢量进行相应旋转，判断旋转后的空间电流矢量所属的扇区；基于相应扇区及调制比，生成相应控制脉冲信号，以作用于第i+1台变换器来实现功率补偿。2.如权利要求1所述的大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法，其特征在于，根据abc三相静止坐标系转换到dq两相同步旋转坐标系的变换矩阵，计算第i台变换器输入电压相位和理想参考输入电流相位之差。3.如权利要求1或2所述的大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法，其特征在于，第i台变换器输入电压的A相相位为dq两相同步旋转坐标系的d轴与abc三相静止坐标系的a轴的夹角。4.如权利要求3所述的大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法，其特征在于，dq两相同步旋转坐标系的d轴与abc三相静止坐标系的a轴的夹角由锁相环锁相得到。5.如权利要求1或3所述的大功率多功能高效充电系统功率补偿控制方法，其特征在于，基于双极性电流空间矢量调制方法，生成控制脉冲信号。6.一种大功率多功能高效充电系统功率补偿控制装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，吴高桐，段彬，宋金秋，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：