[发明专利]一种准单级三相脉冲电源及其控制方法

权利要求书

1.一种准单级三相脉冲电源及其控制方法，包括一个三相T型三电平整流器和一个同步整流变换器；三相T型三电平整流器高压输出端v_H连接至同步整流变换器的输入端，低压输出端v_L与同步整流变换器输出端v_buck串联后再与负载相连，其特征在于：

所述三相T型三电平整流器主功率电路包括低压端口滤波电容(C_L)、高压端口滤波电容(C_H)、3个桥前滤波电容(C_a、C_b、C_c)、3个桥前滤波电感(L_a、L_b、L_c)、12个开关管包括T型三电平整流器同一桥臂开关管S_Hx、S_Zx(x＝a，b，c)和箝位开关管S_Lx1、S_Lx2(x＝a，b，c)；

所述开关管S_Ha的发射极与S_Za的集电极连接；所述开关管S_Hb的发射极与S_Zb的集电极连接；所述开关管S_Hc的发射极与S_Zc的集电极连接；所述开关管S_Ha、S_Hb、S_Hc的集电极相连，并连接于高压端口滤波电容C_H的高压端；所述开关管S_Za、S_Zb、S_Zc的发射极相连，并连接于低压端口滤波电容C_L的一端(参考地)；所述开关管S_La1的集电极与S_La2的集电极连接；所述开关管S_Lb1的集电极与S_Lb2的集电极连接；所述开关管S_Lc1的集电极与S_Lc2的集电极连接；所述开关管S_La1的发射极与S_Za的集电极连接；所述开关管S_Lb1的发射极与S_Zb的集电极连接；所述开关管S_Lc1的发射极与S_Zc的集电极连接；所述开关管S_La2、S_Lb2和S_Lc2的发射极相连，并连接于低压端口滤波电容C_L的高压端；所述开关管S_Za、S_Zb和S_Zc的发射极相连，并连接于低压端口滤波电容C_L的另一端(参考地)；所述滤波电感L_a一端连接于A相电网，另一端连接于开关管S_Ha的发射极；所述滤波电感L_b一端连接于B相电网，另一端连接于开关管S_Hb的发射极；所述滤波电感L_c一端连接于C相电网，另一端连接于开关管S_Hc的发射极；所述滤波电容C_a一端连接于A相电网，另一端与C_b、C_c相连接；所述滤波电容C_b一端连接于B相电网，另一端与C_a、C_c相连接；所述滤波电容C_c一端连接于C相电网，另一端与C_a、C_b相连接；

所述同步整流变换器包括1个输出滤波电容C_buck、1个输出滤波电感L_buck、2个开关管S₁、S₂；

所述开关管S₁的发射极与S₂的集电极连接；所述开关管S₁的集电极与高压端口滤波电容C_H的高压端相连接；所述开关管S₂的发射极与高压端口滤波电容C_H的另一端相连接；所述输出滤波电感L_buck一端连接于开关管S₁发射极，另一端连接于输出滤波电容C_buck；所述输出滤波电容C_buck一端连接于输出滤波电感L_buck，另一端连接于开关管S₂发射极；

所述准单级三相脉冲电源控制部分分为T型三电平整流器控制及同步整流变换器控制两个部分；T型三电平整流器控制分为直流侧总电压控制环(201)、低压侧电压控制环(202)、网侧电流控制环(203)，以及注入零序分量的CBPWM调制(204)四个部分；所述直流侧总电压控制环采用峰值电压控制，与参考值相比较，经PI调节器输出后和电网电流前馈值一同作为电流环d轴i_d的基准；所述低压侧电压控制环采用峰值电压控制，与参考值相比较经PI调节器后得到零序分量占比；所述网侧电流控制环依据网侧电流d/q轴基准经过PI调节器之后，经dq/abc反变换得到初始三相调制波；所述注入零序分量的CBPWM调制依据初始三相调制波注入零序分量后生成最终调制波，与三角波相交截得到各个开关管驱动信号；同步整流变换器控制采用电压电流环双环控制，所述电压环控制稳定输出电压，其输出作为电流环参考，并加上负载电流前馈，提高电流跟踪速度。

2.根据权利要求1所述的准单级三相脉冲电源控制方法，其特征在于：通过电容C_L与电容C_buck串联共同提供脉冲负载所需功率，电容C_H和C_L提供瞬时能量支撑，补偿输入输出功率差额，使得交流源仅体现为恒定功率，抑制脉冲功率对交流输入源的影响，电容C_buck补偿脉冲负载导致的C_L电压波动，T型三电平整流器构造两个电压不相等直流输出端口，通过功率分配使尽可能多的能量通过C_L传输给负载，实现最大功率单级传输，提高能量传输效率，其步骤如下：

1)检测T型三电平整流器直流侧总电压峰值V_dcmax，将直流侧总电压基准V_dcmaxref和V_dcmax经过减法器作差，其输出经过比例积分调节器调整与电网电流前馈值IFD一起作为电流环d轴i_d的基准；

2)检测电网电流i_a，i_b，i_c经abc/dq变换得到d/q轴电流i_d、i_q，与基准(q轴基准通常为0)比较后经过比例积分调节器调整，生成dq轴分量u_d，u_q，经过dq/abc变换得到三相初始调制波u_a1，u_b1，u_c1；

3)检测T型三电平整流器低压端口电压峰值V_Lmax，将低压端口电压基准V_Lmaxref和V_Lmax经过减法器作差，其输出经过比例积分调节器调整作为零序分量参数k；

4)检测三相初始调制波u_a1，u_b1，u_c1，比较得到调制波最小值v_min与调制波最大值v_max，将步骤3)所述的零序分量参数k与之相乘并与三相初始调制波相加，修正调制波得到u_a，u_b，u_c，与归一化的上下层叠三角载波交截驱动开关管S_Hx、S_Zx(x＝a，b，c)与S_Lx1、S_Lx2(x＝a，b，c)；

5)检测负载电压V_o与参考值V_oref经过减法器作差，其输出经过比例积分调节器调整与负载电流i_p相加作为同步整流变换器电流环参考值i_DCref，检测同步整流变换器电感电流i_DC经比例积分调节器调整得到同步整流变换器开关管驱动信号，与三角波交截驱动开关管S₁，S₂。