【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制功率转换器的状态反馈控制器和由状态反馈控制器控制的功率转换器。本专利技术特别涉及一种功率转换器，其具有控制用于无源性和感测减少需求的lc/lcl输出滤波器，该滤波器可应用于不间断电源(uninterruptible power supply，ups)或光伏(photovoltaic，pv)逆变器。
技术介绍
1、不间断电源(uninterruptible power supply，ups)和光伏(photovoltaic，pv)逆变器在所有场景下都必须稳定可靠。这些组件不能有意外谐振，控制必须快速可靠。这种逆变器可以实现为中点钳位(neutral point clamped，npc)或有源中点钳位(activeneutral point clamped，anpc)逆变器等。所采用的转换器的另一个主要特点是使用lc或lcl输出滤波器；这增强了脉宽调制(pulse width modulation，pwm)纹波缓解性能，但代价是控制设计和实施更具挑战。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有在所有场景下都是稳定、鲁棒并且可靠的对应控制的功率转换器的方案。
2、特别是，本专利技术的目的是引入一种用于功率转换器的控制器实现，其减少了对高带宽电容器电压感测的需要。
3、该目的通过独立权利要求的特征来实现。其它实现方式在从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。
4、本专利技术引入了一种新颖独特的控制器实现，其在具有输出l
5、本专利技术中描述的基本概念聚焦于广谱无源性合规性以确保稳定性：控制器动作使系统等效输出阻抗(从频谱的所有频率下的逆变器的连接点看)作为无源元件：电路中的任何谐振/振荡(例如，并联或串联谐振)将始终由逆变器阻尼(减轻)。换句话说，逆变器将不会是不稳定的来源，而是一个在其端子中存在外部振荡时减轻外部振荡的系统。
6、当聚焦于如上所述的高带宽操作时，内部控制动作依赖于电感器电流和电容器电压感测。根据状态反馈方法，设置输出阻抗的大带宽控制动作引起控制动作，该控制动作是两个变量的线性组合。但是，在实践中，依赖于电流传感器而不是电压传感器似乎是一个理想的选择：电流传感器提供了一个自然过滤曲线，避免了噪声、混叠、昂贵的采集系统。然后，所公开的控制器实现可以从高频控制动作中移除电容器电压变量，如下所述。作为参考，可以假设高频来自控制采样频率的十分之一。
7、最后但并非最不重要的是，当处理电流或/和电压的主要分量的调节(第一/主谐波通常对应于50/60hz)时，系统表现出快速的瞬态响应和零稳态误差。这种表现可以扩展到低阶谐波，通常是第5、第7、第11、第13等。在精确调节电容器输出电压的情况下，可以感测到这一点，但该传感器的性能要求并不像所需的全带宽控制动作那样严格。
8、如上所述，本专利技术聚焦于实现用于pv逆变器或ups应用的可靠逆变器的想法。如上所述，稳定性在此应用中非常重要，因为这些系统的故障会造成巨大的时间和精力损失。一方面，pv逆变器可能会破坏电力系统的稳定，另一方面，敏感负载可能会像数据中心一样丢失。在这两个领域中，本专利技术提出了一种方案，该方案能够保证更高的可靠性和更低的成本。
9、为了详细描述本专利技术，使用以下术语、缩略语和符号：
10、ups 不间断电源
11、pv 光伏
12、npc 中点钳位
13、anpc 有源中点钳位
14、lc滤波器 包括电感器l和电容器c的滤波器
15、lcl滤波器 包括电感器l、电容器c和电感器l的滤波器
16、dc 直流
17、ac 交流
18、在本专利技术中，描述了电网。这种电网是一种互连网络，用于从生产者向消费者输送或分配电力。它可能包括生产电力的发电站、用于提高电压用于传输或降低电压用于分配的变电站、将电力从遥远来源输送到需求中心的高压输电线路以及连接个体客户的配电线路。
19、如本专利技术中所述的功率转换器(也称为电力电子转换器)用于将电能从一种形式转换为另一种形式，例如在dc到ac、ac到dc或dc到dc之间转换，例如在高或中压dc与低压dc之间转换。功率转换器还可以改变电压或频率或这些的某种组合。电力电子转换器基于电力电子开关，可以通过应用on/off逻辑(即pwm操作，通常由闭环控制算法命令)主动控制。
20、在本专利技术中，描述了一种状态反馈控制器。状态反馈控制器(或也称为状态空间控制器)是基于状态空间控制技术，对称为状态(例如功率转换器的状态)的变量执行控制的控制器。这种控制器或控制设备是可用于控制如电压、电流或功率等物理值并可用于控制功率转换器的任何设备。控制器或控制设备可以是单个微控制器或处理器或多核处理器，或者可以包括一组微控制器或处理器，或者可以包括用于控制和/或处理的模块。控制器可以根据软件、硬件或固件应用执行特定的控制任务，例如控制转换器。
21、根据第一方面，本专利技术涉及一种状态反馈控制器(140a、140b)，用于在电压模式或电流模式下控制第一物理值和第二物理值，所述状态反馈控制器包括：具有第一增益参数的第一增益级，所述第一增益级具有输入端和输出端；具有第二增益参数的第二增益级，所述第二增益级具有输入端和输出端；参考输入端，用于接收参考值；反馈环路，具有输入端和输出端，所述输入端接收所述第二增益级的所述输入端处的输入值与所述参考值的差值；组合器，用于组合所述第一增益级的所述输出端处的输出值、所述第二增益级的所述输出端处的输出值和所述反馈环路的所述输出端处的输出值，其中，当所述状态反馈控制器配置为在所述电流模式下操作时，所述第一物理值是在所述第二增益级的所述输入端接收的电流值，所述第二物理值是在所述第一增益级的所述输入端接收的电压值，所述参考值是参考电流值，并且，所述第一增益参数的绝对值小于所述第二增益参数的绝对值；或，其中，当所述状态反馈控制器配置为在所述电压模式下操作时，所述第一物理值是在所述第一增益级的所述输入端接收的电流值，所述第二物理值是在所述第二增益级的所述输入端接收的电压值，所述参考值是参考电压值，并且，所述第二增益参数的绝对值小于所述第一增益参数的绝对值。
22、例如，第一物理值和/或第二物理参数可以是电压或电流。它可以是呈模拟或数字表示的电压或电流，例如连续值或采样值。第一物理值和/或第二物理参数也可以是由状态反馈控制器控制的任何其它参数，例如温度值、压力值、时间、频率等。但是，本专利技术聚焦于电流和电压值的控制。
23、这种状态反馈控制器提供了全谱无源性合规性的优点，以确保稳定性。状态反馈控制器动作使系统等效输出阻抗(从功率转换器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，用于在电压模式或电流模式下控制第一物理值(121)和第二物理值(122)，所述状态反馈控制器(140a、140b)包括：
2.根据权利要求1所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，
5.根据上述权利要求中任一项所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，包括：
6.根据上述权利要求中任一项所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，
9.根据权利要求7或8所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，
10.一种功率转换器(110)，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，用于在电压模式或电流模式下控制第一物理值(121)和第二物理值(122)，所述状态反馈控制器(140a、140b)包括：
2.根据权利要求1所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，
5.根据上述权利要求中任一项所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于，包括：
6.根据上述权利要求中任一项所述的状态反馈控制器(140a、140b)，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔瓦罗·莫拉莱斯·穆尼奥斯，弗朗西斯科·丹尼尔·弗赖耶多·费尔南德斯，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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