[发明专利]单相AC-DC变换器储能控制系统

摘要

本发明提供一种单相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。

主权项

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，所述控制电路完成对功率电路中升压电感和电解电容的直接储能控制；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，其中：所述第一平方单元（U1）接收直流电压检测信号u_o，进行平方运算，得到输出直流电压检测信号的平方值u²_o，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u_r，进行平方运算，得到输出参考电压信号的平方值u²_r，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u²_r、直流电压检测信号的平方值u²_o，进行减法运算（u²_r‑u²_o），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（u²_r‑u²_o），进行PID调节或采用控制算法，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|u_i|，进行锁相环运算，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1；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（U11）的第一输入端；所述第四平方单元（U10）接收升压电感电流检测值i_R1，进行平方运算，得到升压电感电流检测值的平方值i²_R1，传给第二减法单元U11的第二输入端；所述第二减法单元（U11）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调节或采用控制算法，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（U15）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(2)中IGBT的驱动脉冲，从而完成控制电路(1)控制功率电路(2)的目标，实现无源器件的直接储能控制。