專利名稱：一種用于減小直流側(cè)電壓二次波動(dòng)的功率同步控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明功率變換器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于減小直流側(cè)電壓二次波動(dòng)的功率同步控制方法。
背景技術(shù)：
在過(guò)去的三十年中，電力電子技術(shù)從功率器件、控制芯片、產(chǎn)品應(yīng)用等等方面都有了長(zhǎng)足并全 面的快速發(fā)展。而隨著最近這些年新能源、分布式發(fā)電、智能電網(wǎng)等概念的研究和發(fā)展，越來(lái)越多的電力電子功率變換器應(yīng)用到電網(wǎng)中。應(yīng)用于電網(wǎng)的功率變換器按照輸入輸出類型總體可分為直接交流-交流型、交流-直流型和交流-直流-交流型。而對(duì)于高壓大功率應(yīng)用場(chǎng)合，由于現(xiàn)有硅器件單管處理高壓的性能并不好或成本太高，實(shí)際采用的解決方案是采用功率器件的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)或模塊化的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。其中功率器件的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)需要處理串并聯(lián)器件之間的均壓均流控制、驅(qū)動(dòng)信號(hào)同步等等技術(shù)問(wèn)題，并且對(duì)于器件的串并聯(lián)數(shù)目有一定的限制，因此應(yīng)用范圍有限?；谀K化串并聯(lián)結(jié)構(gòu)總體可分為二極管鉗位(或飛跨電容)多電平結(jié)構(gòu)和基于模塊化級(jí)聯(lián)H橋單元(或者2H橋單元、半橋斬波單元等)多電平結(jié)構(gòu)。這兩種模塊化結(jié)構(gòu)中，二極管鉗位多電平結(jié)構(gòu)對(duì)于電平數(shù)有限制，一般不超過(guò)五電平，而H橋結(jié)構(gòu)則無(wú)此限制。對(duì)于處理高壓大功率場(chǎng)合而言，基于模塊化級(jí)聯(lián)H橋多電平結(jié)構(gòu)是目前來(lái)講比較可行的選擇。而對(duì)于基于模塊化H橋單元級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)而言，每個(gè)H橋的直流側(cè)會(huì)存在功率二次波動(dòng)問(wèn)題，從而導(dǎo)致直流側(cè)電壓二倍頻波動(dòng)。直流側(cè)電壓二倍頻波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致功率器件所需承受電壓電流應(yīng)力上升，進(jìn)而影響器件壽命，也會(huì)影響網(wǎng)側(cè)電壓電流THD值等等。因此需要對(duì)直流側(cè)二次波動(dòng)幅度進(jìn)行控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有基于H橋串并聯(lián)結(jié)構(gòu)并包含內(nèi)部直流側(cè)的交流-直流-交流功率變換器的直流側(cè)電壓會(huì)產(chǎn)生二倍頻波動(dòng)，提供一種用于減小直流側(cè)電壓二次波動(dòng)的功率同步控制方法，本方法能夠有效利用現(xiàn)有裝置，控制方法簡(jiǎn)單，無(wú)需而外的輔助
裝置。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種用于減小直流側(cè)電壓二次波動(dòng)的功率同步控制方法，對(duì)基于H橋串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的功率變換器，包含輸入級(jí)、隔離級(jí)和輸出級(jí)，對(duì)直流側(cè)進(jìn)行交流-直流-交流的變換；基于功率變換器負(fù)載側(cè)輸出電壓初始相位角可任意設(shè)定的特性，對(duì)功率變換器進(jìn)行以下操作:通過(guò)設(shè)定功率變換器負(fù)載側(cè)輸出電壓初始相位角，減小每相瞬時(shí)輸入功率減去瞬時(shí)輸出功率所得之差的幅值，以減小直流側(cè)電容電壓二倍頻波動(dòng)的幅值；控制輸入級(jí)的直流側(cè)的電容電壓達(dá)到預(yù)定的指令值，并控制輸入電壓和電流實(shí)現(xiàn)同相位；隔離級(jí)控制輸出級(jí)的直流側(cè)的電容電壓達(dá)到預(yù)定的指令值；輸出級(jí)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)及每個(gè)并聯(lián)模塊的均流控制，在得到待設(shè)定的功率同步角β *之后，使得功率變換器負(fù)載側(cè)輸出電壓初始相位角為所設(shè)定的輸出電壓初始相位角。所述的功率變換器負(fù)載側(cè)輸出電壓初始相位角的設(shè)定為:I)當(dāng)電網(wǎng)通過(guò)功率變換器向負(fù)載供電時(shí)，通過(guò)電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)鎖定三相電網(wǎng)的相位，從而給輸出電壓初始相位角β ;2)當(dāng)輸電系統(tǒng)經(jīng)過(guò)暫態(tài)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)，通過(guò)負(fù)載側(cè)電流傳感器測(cè)得負(fù)載的三相電流信息，依據(jù)負(fù)載的三相電流信息計(jì)算得到對(duì)應(yīng)三相負(fù)載的電流幅值Iu、Iv、Iw及功率因數(shù)角
ψη、ψν、ψ3)在得到三相負(fù)載電流幅值和功率因數(shù)角信息后，計(jì)算對(duì)應(yīng)的功率同步角β ,:
權(quán)利要求
1.一種用于減小直流側(cè)電壓二次波動(dòng)的功率同步控制方法，其特征在于，對(duì)基于H橋串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的功率變換器，包含輸入級(jí)、隔離級(jí)和輸出級(jí)，對(duì)直流側(cè)進(jìn)行交流-直流-交流的變換；基于功率變換器負(fù)載側(cè)輸出電壓初始相位角可任意設(shè)定的特性，對(duì)功率變換器進(jìn)行以下操作: 通過(guò)設(shè)定功率變換器負(fù)載側(cè)輸出電壓初始相位角，減小每相瞬時(shí)輸入功率減去瞬時(shí)輸出功率之差的幅值，以減小直流側(cè)電容電壓二倍頻波動(dòng)的幅值； 控制輸入級(jí)的直流側(cè)的電容電壓達(dá)到預(yù)定的指令值，并控制輸入電壓和電流實(shí)現(xiàn)同相位；隔離級(jí)控制輸出級(jí)的直流側(cè)的電容電壓達(dá)到預(yù)定的指令值；輸出級(jí)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)及每個(gè)并聯(lián)模塊的均流控制，使得功率變換器負(fù)載側(cè)輸出電壓初始相位角為所設(shè)定的輸出電壓初始相位角。
2.如權(quán)利要求1所述的用于減小直流側(cè)電壓二次波動(dòng)的功率同步控制方法，其特征在于，所述的功率變換器負(fù)載側(cè)輸出電壓初始相位角的設(shè)定為: 1)當(dāng)電網(wǎng)通過(guò)功率變換器向負(fù)載供電時(shí)，通過(guò)電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)鎖定三相電網(wǎng)的相位，從而給輸出電壓初始相位角β ; 2)當(dāng)輸電系統(tǒng)經(jīng)過(guò)暫態(tài)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)，通過(guò)負(fù)載側(cè)電流傳感器測(cè)得負(fù)載的三相電流信息，依據(jù)負(fù)載的三相電流信息計(jì)算得到對(duì)應(yīng)三相負(fù)載的電流幅值Iu、Iv、Iw及功率因數(shù)角φ φν、φ 3)在得到三相負(fù)載電流幅值和功率因數(shù)角信息后，計(jì)算對(duì)應(yīng)的功率同步角β；:
3.如權(quán)利要求2所述的于減小直流側(cè)電壓二次波動(dòng)的功率同步控制方法，其特征在于，若電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)鎖定的是三相電網(wǎng)相電壓的相位，則β=0° ;若電網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)鎖定的是三相電網(wǎng)線電壓的相位·,則β=30°。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于減小直流側(cè)電壓二次波動(dòng)的功率同步控制方法，其特征在于，對(duì)基于H橋串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的功率變換器，包含輸入級(jí)、隔離級(jí)和輸出級(jí)，對(duì)直流側(cè)進(jìn)行交流-直流-交流的變換；基于功率變換器負(fù)載側(cè)輸出電壓初始相位角可任意設(shè)定的特性，通過(guò)設(shè)定功率變換器負(fù)載側(cè)輸出電壓初始相位角，減小每相瞬時(shí)輸入功率減去瞬時(shí)輸出功率之差的幅值，以減小直流側(cè)電容電壓二倍頻波動(dòng)的幅值。本發(fā)明提供的方法能夠有效利用現(xiàn)有裝置，不需要額外的硬件裝置；而且對(duì)于平衡負(fù)載和不平負(fù)載都有效。
文檔編號(hào)H02M1/14GK103248210SQ20131014248
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者劉進(jìn)軍, 王新宇, 徐濤濤, 王曉劍, 孟飛 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)