【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子设备领域，具体涉及一种大功率的高效率低谐波的直流稳压电源的控制方法。
技术介绍
1、大功率直流稳压电源系统被广乏应用在电力系统，直流充电站，科研实验室、以及在电化学、电镀、冶金、电焊、电热、电机测试等领域的工业生产等多种场合。传统的大功率直流电源实现方法是采用可控硅整流的方式，这种方式的电源具有输出电压稳定性差、功率因数低、工作中产生的高次谐波对电网污染大等缺点。随着谐振软开关技术的发展成熟，一种新的直流电源结构开始得到应用。谐振软开关技术是一种用于开关电源设计的先进技术，它的主要目标是降低开关元件在切换过程中的损耗和电磁干扰(emi)。这种技术通过在开关元件上产生零电压或零电流切换(zvs或zcs)来实现这一目标。
2、基于谐振软开关技术的直流电源模块一般不大，比如通常最大几十千瓦，但是，如果基于模块化设计思路，采取多个直流电源模块并联，就可以实现几百千瓦甚至几兆瓦功率的高效率大功率直流电源，
3、图1是由许多个具有谐振软开关技术的电源模块并联而成的大功率直流稳压电源系统的主电路结构。
4、该电源系统采取多个交流变直流的电源模块并联，各电源模块共交流输入端和直流输出端。各电源模块交流变直流是通过可实现高功率因数低输入谐波的维也纳整流电路实现，而直流变交流部分通过三相交错的llc谐振变换器来实现。而其中的llc谐振变换器实现了电源交流侧与直流输出侧的电气隔，且其由于能采用软开关技术而大大提高了电源的效率，而且在直流输入电压不便的情况下能实现输出直流电压的宽范围调节。该直流
技术实现思路
1、本专利技术基于大功率高效率直流稳压电源系统电气结构，提出一种减小总谐波电流的控制方法，基于该方法，在多个电源模块并联时，抑制交流输入端总谐波电流随并联模块数量增加而增大，从而在总谐波电流畸变率指标范围内使可并联电源模块的数量上限增加，从而能实现更大容量的电源。
2、为达到上述目的，提供一种大功率直流稳压电源降低总谐波电流的控制方法，所述大功率直流稳压电源采取多个交流变直流的电源模块并联，各电源模块共交流输入端和直流输出端，其中各电源模块交流变直流通过维也纳整流电路实现；所述控制方法包括：
3、采取系统电压闭环，各电源模块电流闭环的控制策略，系统电压闭环的输出作为各电源模块电流闭环的电流给定指令值iq*；
4、对每个电源模块，采样其三相坐标系内的各电气物理量转换到与电网电压矢量同步旋转的坐标系，公式为：
5、
6、其中，vd与vq为整流器桥臂输入端平均电压在同步坐标系内的d轴与q轴分量，ud与uq为电网三相输入电压在同步坐标系内的d轴与q轴分量，id与iq为三相输入电流在同步坐标系内的d轴与q轴分量，ω为交流输入电压角频率，l为输入侧电感量，kpp为比例参数，kip为积分参数，kpq也为比例参数，kiq也为积分参数；
7、根据参考电压vd*和vq*，经过同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，得到三相调制波，经载波脉宽调制得到各开关管的驱动脉冲信号；
8、采样输入得到的三相电网的相电压经过三相静止坐标系到同步旋转坐标系的等幅变换矩阵tabc→dq后，得到输出的ud分量，对ud进行比例积分调节计算，调节器的输出再经积分和角度调整得到相位角的评估值该评估值反过来又作为tabc→dq坐标变换的输入角度从而对电网电压锁相，所述角度调整配置为使评估值的范围在0到2π弧度范围内；
9、利用锁相生成同步信号，方法配置为假设锁相控制的数字运算周期为δt，在积分和角度调整这一功能框中将角度调整算法描述为包括：计算如果则令如果则令和syn＝1；如果则令syn＝0，其中syn为同步信号，为要积分和角度调整的值；
10、所述经载波脉宽调制得到各开关管的驱动脉冲信号，进一步包括：
11、设n个电源模块中并联运行，且各自控制运算周期相同，对于编号为k的电源模块前级维也纳整流中的脉宽调制方法，配置为包括：在pwm周期中断程序中，对三角载波的周期寄存器tbprd、表示调制波的cmpa、决定三角载波相位的三角载波计数器初始值tbphs进行赋值，每当遇到同步信号syn时，对tbphs进行重新赋值，在每个开关周期内的运算程序中，tbphs的大小按下式计算：cmpa内的值依据参考电压vd*和vq*经过同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换得到三相调制波进行换算，在计数器的值小于表示调制波的比较寄存器cmpa内的值时，pwm输出维持高电平，在计数器的值小于或等于cmpa内的值时，pwm输出维持低电平，形成开关管的驱动脉冲信号。
12、本专利技术的方法相比于现有技术，具有如下优势：
13、1)传统的多模块并联应用中，为实现载波移相，需要采取硬连接电气信号或同步通讯信号作为载波移相的同步信号，对硬件设计和通讯可靠性都提出了较高的要求，而通过本文所提出的基于各电源模块对电网电压锁相形成同步信号的方法，只需要在原软件锁相环节进行改进即可简单生成同步信号供三角载波移相控制用。
14、2)基于各电源模块锁相得到的同步信号，进一步得到各电源功率模块三角载波对应的移相角的方法简单，易于在dsp等数字控制芯片内编程实现。
15、3)基于本文提出的载波移相方法生成各电源模块维也纳整流部分功率开关器件pwm脉冲的方法，可以使电源系统的交流侧输入谐波电流含量大幅减少，从而在总谐波电流畸变率指标范围内使可并联电源模块的数量上限增加，从而能实现电源的更大容量。
16、4)系统级控制采用电压闭环，而各电源模块采取电流闭环控制，由系统级电压闭环的输出生成得到各电源模块电流闭环控制的电流指令。这种控制方式保证了各电源功率模块的负荷平衡，输入与输出电流都能实现均流。
17、作为一种改进方案，所述系统电压闭环的输出作为各电源模块电流闭环的电流给定指令值iq*，进一步包括：
18、vdc*为n个电源模块并联输出的直流电压给定值，vdc为该电压实时检测值，配置二者之差经pi调节器控制得到iqn*，其除以并联个数n后得到的值iqn*/n作为各电源模块的q轴电流闭环控制中的指令iq*。
19、作为另一种改进方案，在电源模块的d轴电流闭环中将无功电流指令id*配置为0。
20、作为另一种改进方案，所述调节器的输出再经积分和角度调整得到相位角的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大功率直流稳压电源降低总谐波电流的控制方法，
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述系统电压闭环的输出作为各电源模块电流闭环的电流给定指令值iq*，进一步包括：
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在电源模块的d轴电流闭环中将无功电流指令id*配置为0。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述调节器的输出再经积分和角度调整得到相位角的评估值进一步包括：是将调节器的输出减去谐振控制器的输出后所得值送入积分和角度调整得到评估值，其中谐振控制器的传递函数为：ωN为电网电压额定角频率，kr为系数，s是输入。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：送入积分环节前，将调节器的输出减去谐振控制器的输出后所得值增加电网电压的额定角频率ωN初始值后进行积分和角度调整。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：在将所得值增加电网电压的额定角频率ωN初始值后，将其经低通滤波器过滤后才进行积分和角度调整。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：各电源模块的直流变交流部分
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述大功率直流稳压电源配置为通过所述维也纳整流电路和所述LLC谐振变换器组成的能量单向流动电源系统；或者所述大功率直流稳压电源配置为将维也纳整流电路选用为其它能量双向流动的三相四象限PWM整流电路和将所述LLC谐振变换器换选为双向LLC谐振变换器的能量双向流动电源系统。
...【技术特征摘要】
1.一种大功率直流稳压电源降低总谐波电流的控制方法，
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述系统电压闭环的输出作为各电源模块电流闭环的电流给定指令值iq*，进一步包括：
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在电源模块的d轴电流闭环中将无功电流指令id*配置为0。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述调节器的输出再经积分和角度调整得到相位角的评估值进一步包括：是将调节器的输出减去谐振控制器的输出后所得值送入积分和角度调整得到评估值，其中谐振控制器的传递函数为：ωn为电网电压额定角频率，kr为系数，s是输入。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：送入积分环节前，将调节器的输出减去谐振控制器的输出后所得值增加电网电压的额定角频率ωn初始值后...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛建科，盛亮科，廖晓斌，李小锋，何涛，
申请(专利权)人：湖南福德电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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