单相AC-DC变换器储能控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种单相AC-DC变换器储能控制系统，包括控制电路和配套的功率电路，其中，控制电路完成对功率电路中升压电感和电解电容的直接能量控制；配套的功率电路为单相AC-DC变换电路，实现由单相交流电压到一路直流电压的功率转换，并获得网侧单位功率因数。所述控制电路包括四只平方单元、一只电压平方外环单元、一只电流平方内环单元、两只限幅单元、一只载波单元、一只驱动单元、一只补偿单元、一只PLL单元、两只减法单元、一只加法单元、一只乘法单元、一只比较单元和一只基波电压单元。本发明专利技术支持最大输出功率5kW、网侧功率因数0.99以上的单相AC-DC变换，具有响应速度快、运行可靠平稳的优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种单相AC-DC变换器储能控制系统，包括控制电路和配套的功率电路，其中，控制电路完成对功率电路中升压电感和电解电容的直接能量控制；配套的功率电路为单相AC-DC变换电路，实现由单相交流电压到一路直流电压的功率转换，并获得网侧单位功率因数。所述控制电路包括四只平方单元、一只电压平方外环单元、一只电流平方内环单元、两只限幅单元、一只载波单元、一只驱动单元、一只补偿单元、一只PLL单元、两只减法单元、一只加法单元、一只乘法单元、一只比较单元和一只基波电压单元。本专利技术支持最大输出功率5kW、网侧功率因数0.99以上的单相AC-DC变换，具有响应速度快、运行可靠平稳的优点。【专利说明】单相AC-DC变换器储能控制系统
本专利技术涉及单相AC-DC变换器领域的一种高功率因数控制电路，具体地，涉及一种单相AC-DC变换器储能控制系统。
技术介绍
单相有源功率因数校正器(APFC)是一种采用二极管不控整流桥的单相AC-DC变换器，它的使用目的是:获得单位网侧功率因数，符合谐波电流的相关标准，降低网侧谐波电流的危害。单相有源功率因数校正技术具有多种控制策略，如传统的双闭环控制、跟随控制和单周期控制，都获得很好的校正效果。采用双闭环控制的单相有源PFC，功率因数校正效果好，但是动态响应慢，鲁棒性较差。在原理上，双闭环控制需要采用慢速的电压外环，以此来稳定输出直流电压。传统电压外环一般采用电压误差放大器，而不采用PID调节器。电压误差放大器的惯性较大，影响了双闭环控制的动态响应速度，不适用快速负载变化的应用场合。 现有的单相有源功率因数校正技术大体上都是采用外环电压反馈控制、内环电流反馈控制。有些控制策略，如单周期控制，电流内环采用单周期控制。虽然现有控制策略均能获得良好的控制效果，但是属于常规控制，如外环电压和内环电流，具有动态响应慢等不足，为此可以设计新型控制策略。 经过对有源功率因数校正器现有技术的检索，发现主要有以下代表性文献:李东和阮新波.《高效率的BOOST型功率因数校正预调节器》.中国电机工程学报.V24，N0.10,2004.10:153-156，其主要技术特征如下:采用UC3854BN模拟控制器，电压误差放大器作为电压外环，响应速度受到影响。何志远和韦巍.《基于虚拟磁链的PWM整流器定向功率控制研究》.浙江大学学报.V38，N0.12,2004.11:1619-1622，其主要技术特征如下:三相整流器，响应速度快，但是由于采用砰砰控制，带来开关频率突变而是接收扰动和噪声，降低系统的可靠性，甚至使得系统的性能发生恶化。 综合以上，对有源功率因数校正器现有技术的检索发现，所有控制策略均为常规控制，具有各自的问题，本申请的目的在于设计出非常规控制。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种单相AC-DC变换器储能控制系统，实现单相AC-DC变换器的功率因数校正，具有控制简单和响应快速等优点。 本专利技术提供一种单相AC-DC变换器储能控制系统，包括控制电路和配套的功率电路，其中:控制电路完成对功率电路中升压电感和电解电容的直接能量控制，配套的功率电路实现由单相交流电压到一路直流电压的功率转换，完成功率因数校正。 所述控制电路包括18个电路单元，四只平方单元、一只电压平方外环单元、一只电流平方内环单元、两只限幅单元、一只载波单元、一只驱动单元、一只补偿单元、一只PLL (锁相环)单元、两只减法单元、一只加法单元、一只乘法单元、一只比较单元和一只基波电压单元，其中: 所述第一平方单元Ul接收输出直流电压检测信号U。，进行平方运算，得到输出直流电压检测信号的平方值u2。，传给第一减法单元U3的第二输入端； 所述第二平方单元U2接收输出参考电压信号进行平方运算，得到输出参考电压信号的平方值u\，传给第一减法单元U3的第一输入端； 所述第一减法单元U3接收参考电压信号的平方值u\、直流电压检测信号的平方值u2。，进行减法运算(u\-u2。)，得到电压平方差，传给电压平方外环单元U4的输入端； 所述电压平方外环单元U4接收电压平方差(u\-u2。)，进行PID调节或其他控制算法，得到电压平方控制量，传给第一限幅单元U5的输入端； 所述第一限幅单元U5接收电压平方控制量，进行限幅，得到限幅后电压平方控制量，传给乘法单元U9的第二输入端； 所述PLL单元U6接收输入交流电压检测信号的绝对值Iui I，进行锁相环(PLL)运算，得到与电网电压同步的正弦半波电压，传给基波电压单元U7的输入端； 所述基波电压单元U7接收与电网电压同步的正弦半波电压，经过归一化运算，得到单位幅值的正弦半波电压，传给第三平方单元U8的输入端； 所述第三平方单元U8接收单位幅值的正弦半波电压，进行平方运算，得到单位幅值的正弦半波电压的平方值，传给乘法单元U9的第一输入端； 所述乘法单元U9接收限幅后电压平方控制量、单位幅值正弦半波电压的平方值，进行乘法运算，得到电压平方积，传给第二减法单元Ull的第一输入端； 所述第四平方单元UlO接收升压电感电流检测值iK1，进行平方运算，得到升压电感电流检测值的平方值i2K1，传给第二减法单元Ull的第二输入端； 所述第二减法单元Ull接收电压平方积、升压电感电流检测值的平方值，进行减法运算，前者减去后者，得到电流平方差，传给电流平方内环单元U12的输入端； 所述电流平方内环单元U12接收电流平方差，进行PID调节或其他控制算法，得到电流平方控制量，传给第二限幅单元U13的输入端； 所述第二限幅单元U13接收电流平方控制量，得到限幅后电流平方控制量，传给加法单元Ul5的第二输入端； 所述补偿单元U14得到补偿脉冲，补偿脉冲与电网电压过零同步，传给加法单元U15的第一输入端； 所述载波单元U16得到锯齿载波，传给比较单元U17的第二输入端； 所述加法单元U15接收限幅后电流平方控制量、补偿脉冲，进行加法运算，得到最终控制量，传给比较单元U17的第一输入端； 所述比较单元U17接收最终控制量、锯齿载波，进行比较运算，得到原始脉冲信号，传给驱动单元U18的输入端； 所述驱动单元U18接收原始脉冲信号，进行电平转移和功率放大，得到驱动脉冲，作为功率电路中IGBT SI的驱动脉冲，从而完成控制电路控制功率电路的目标，实现无源器件的直接储能控制； 所述功率电路为单相功率因数校正电路，包括五只二极管、一只IGBT、一只升压电感、一只电解电容、五只电阻、一只交流电容，其中:所述第一~第四二极管构成不控整流桥，其中，第一二极管与第三二极管共阴极相连后形成不控整流桥的正极，第二二极管与第四二极管共阳极相连后形成不控整流桥的负极，第一二极管阳极与第二二极管阴极相连后形成第一桥臂，第一桥臂中点与交流电源火线和第一交流电容的一端相连，第三二极管阳极与第四二极管阴极相连后形成第二桥臂，第二桥臂中点与交流电源零线和第一交流电容的另一端相连； 所述不控整流桥正极与第一升压电感的一端、第二电阻的一端相连； 所述不控整流桥负极与第一电阻的一端、第三电阻的一端相连，输出升压电感电流 所述第二电阻的另一端、第三电阻的另一端相连，得到整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵维娜，杨喜军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：