[发明专利]一种基于全桥变换器的直流母线电压振荡抑制的控制方法

说明书

本发明属于电力电子级联技术领域，具体涉及一种基于全桥变换器的直流母线电压振荡抑制的控制方法。包括以下步骤：根据稳态下直流母线电压、移相全桥负载变换器输出电压和移相全桥高频变压器变比之间的关系，初步确定稳态时，LegA和LegB之间的移相角；再确定桥臂占空比的可调整范围，并近似估计直流母线电压振荡的谐振频率；接着设计高通滤波器；其次确定LC电流参考值信号；再其次设计LC支路电流控制器H_i；进行桥臂占空比的合成；最后对上述设计结果进行验证，若不满足要求可转入相应的步骤对设计参数进行适当调整。通过在全桥功率变换器两个桥臂中点添加LC支路，到达增强直流母线电压阻尼，提高直流母线电压稳定性的目的。

技术领域

本发明属于电力电子级联技术领域，具体涉及一种基于全桥变换器的直流母线电压振荡抑制的控制方法。

背景技术

在功率变换器级联系统中，各变换器必须具备快速性以使变换器输出信号能够跟随输入信号，在忽略各类损耗的条件下，变换器应满足输入功率与输出功率的守恒关系，这就会使变换器输入电压升高或降低时，输入电流相应的减少或增加，在这种情况下，若负载侧变换器具有高带宽闭环控制，则其将表现为负阻抗恒功率特性。一旦负载发生突变，负阻抗特性会使变换器脱离原有稳定状态，可能导致级联系统的不稳定。目前，在多个变换器同时存在的级联变换器系统中，一般仅针对单个变换器进行单独的控制系统设计，单个变换器处于独立运行条件时都能保持系统稳定，但组合应用时，模块之间的相互作用和影响不可避免，甚至导致稳定性问题。因此，通过有效的控制手段改善级联侧直流母线电压的动态性能并保障其稳定性是至关重要的。

在功率变换器级联系统中，由于具有负阻抗特性的功率变换器接入，使得直流侧电压出现不稳定振荡，由此而引发的电能质量问题甚至是故障可能会波及整个系统。增大直流侧等效电阻、直流侧滤波电容以及直流母线电压或者减小直流侧等效电感均可增加级联系统的稳定性，但是增大电阻会增加不必要的损耗，增大电容会增加设备体积以及成本，提高直流母线电压会对设备的绝缘、防护提出更高的要求，而减小电感又会使电流谐波增加，不利于电器设备的运行。本发明针对全桥结构的负载变换器，提出在其两个桥臂中点添加LC支路并将其伏安特性控制成电阻特性的方法以改善级联系统稳定性，这种方法的实现不需要改变原有系统参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于全桥功率变换器级联系统前端的直流母线电压振荡控制方法。包括：

结合附图3，本发明的目的是这样实现的。

附图3中源变换器采用一个理想电压源v_ds和等效的R_dc，L_dc和C_dc网络来替代，R_dc，L_dc和C_dc网络用于表示实际源变换器的等效输出阻抗参数，代表其非理想特性。实际应用的源变换器可以是任意的一个DC/AC或者AC/DC变换器。

附图3中的负载变换器的基本结构是一个隔离的移相全桥DC/AC变换器，此为通用技术，通过调节图中LegA和LegB之间的移相角可以控制输出电压v_o的幅值。与众不同的是，在原边两个桥臂中点A和B分别连接两个电感L_b1和L_b2，L_b1和L_b2的另一端均与电容C_b的一端连接于图中的C点，C_b的另一端与直流负母线连接。r_b1和r_b2分别为L_b1和L_b2的等效串联电阻。