[发明专利]一种改善两级电力变换器中间母线电压动态性能的补偿方法

说明书

本发明提供一种改善两级电力变换器中间母线电压动态性能的补偿方法及装置，属于电力电子技术领域。本发明在将单相PWM整流器的输出电压u_dc作为其后级的移相全桥DC‑DC变换器的直流输入电压的条件下，在移相全桥变换器的两个桥臂的中点对负母线分别接入一个L₁C₁和一个L₂C₂支路，其中L₁C₁支路用于抑制直流母线100Hz纹波电压，L₂C₂支路用于补偿由于负载突变导致的直流母线电压暂态跌落。本发明所提出的方法可在电容C_dc的容量显著减小的情况下可获得低纹波电压的PWM整流器输出电压，从而可以在一定程度上提高了整个系统的功率密度；还可以有效改善PWM整流器输出电压的动态性能，显著减低PWM整流器输出电压的暂态跌落，有助于保证直流母线电压的稳定性。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种应用于新能源独立供电系统、混合动力汽车和航天电源系统的改善两级电力变换器中间母线电压动态性能的补偿方法。

背景技术

直流母线作为直流微电网系统的能量交换中介，保持直流母线电压恒定对系统能量变换和稳定运行有着重要的意义。由于直流母线电压是由整流器输出来提供，所以会出现产生多余的100Hz脉动功率，其直流母线上的电压会出现100Hz纹波。100Hz纹波功率的产生会增大开关器件中的电流的有效值，使得开关管损耗增大，并且还会降低开关管的软开关范围。在突加负载时，母线电压出现暂态跌落现象，电压跌落会造成保护电路的误动或拒动。为避免出现以上现象，需要对直流母线电压进行纹波抑制和暂态电压跌落补偿的控制。

发明内容

本发明的目的在于抑制上述直流母线上电压的100Hz纹波以及控制突加负载时母线电压的暂态跌落补偿，本发明提供了一种改善两级电力变换器中间母线电压动态性能的补偿方法。

本发明包括：直流母线电压纹波抑制和暂态电压跌落补偿控制方法。

在将单相PWM整流器的输出电压u_dc作为其后级的移相全桥DC-DC变换器的直流输入电压的条件下，在移相全桥变换器的两个桥臂的中点对负母线分别接入一个L₁C₁和一个L₂C₂支路，其中L₁C₁支路用于抑制直流母线100Hz纹波电压，L₂C₂支路用于补偿由于负载突变导致的直流母线电压暂态跌落。在通过调节后级移相全桥变换器两桥臂之间的移相角来控制输出电压的同时，通过调节连接L₁C₁支路桥臂上开关管S₁和S₂的占空比，使L₁C₁支路上的电容电压u_C1产生100Hz周期性的波动，以此产生或者吸收直流母线的100Hz纹波功率，达到抑制直流母线100Hz纹波电压的目的。在控制策略上，通过一个电压电流双闭环控制控制结构来达到抑制直流母线电压100Hz纹波电压的目的。以直流母线电压u_dc为电压外环的反馈量，以直流母线电压期望值为参考量，稳态时两者之差即为直流母线电压的100Hz交流波动分量。将此波动分量经由一个电压控制器G_v1得到电流控制内环的给定量，并以L₁C₁支路电感电流i_Ll为电流内环的反馈量。电流给定量与反馈量之差经由一个电流控制器G_c1得到该桥臂占空比的调整量δ₁，最终得到该桥臂上开关管S1的占空比为d₁＝0.5+δ₁。其中S2与S1互补工作，S2占空比为0.5-δ₁。