[发明专利]九开关变换器的直接功率控制系统及控制方法

摘要

本发明提供九开关功率变换器直接功率控制系统，该九开关功率变换器直接功率控制系统包括相互连接的九开关功率变换器、上端负载、下端负载、上端电容、上端电容电压检测电路、下端电容、下端电容电压检测电路、AD转换电路、TMS320F2812控制电路和IGBT驱动电路。同时提供一种九开关变换器的直接功率控制系统的控制方法。有益效果是该控制系统可实现九开关变换器的同频和异频控制，将电压传感器的数量从6个减少到2个；该系统不需要电流传感器，节省传统控制方法的6个电流传感器；该方法可降低系统成本，优化系统控制结构，降低了系统体积。

主权项

一种九开关功率变换器直接功率控制系统的控制方法，该控制方法所利用九开关功率变换器直接功率控制系统的连接结构是：上端电容(7)的一端与直流母线电压的正极相连，另一端与下端电容电压检测电路(6)的参考点相连，下端电容(8)的一端与下端电容电压检测电路(6)的参考点相连，另一端与直流母线电压的负极相连；上端电容电压检测电路(5)的输入与上端电容(7)的两端相连，其输出连接到AD转换电路(23)的输入端；下端电容电压检测电路(6)的输入与下端电容(8)的两端相连，其输出连接到AD转换电路(23)的输入端；AD转换电路(23)的输出u_c1和u_c2连接到TMS320F2812控制电路(21)的输入端；TMS320F2812控制电路(21)的输出连接到IGBT驱动电路(22)的输入端；IGBT驱动电路(22)的输出端连接到九开关功率变换器(1)的开关器件的控制信号输入端；该控制方法包括以下步骤：Step1：首先根据上端负载(9)和下端负载(10)的运行模式，初始化九开关功率变换器(1)中开关器件的初始状态，并得到初始电压矢量；Step2：通过上端电容电压检测电路(5)和下端电容电压检测电路(6)进行上端电容(7)电压和下端电容(8)电压的采样；Step3：将采样电压经AD转换电路(23)送入TMS320F2812控制电路(21)进行处理，得到上端电容(7)电压和下端电容(8)电压，分别为u_c1和u_c2；Step4：将九开关功率变换器(1)中开关器件IS_AH、开关器件II S_AM、开关器件III S_AL、开关器件IV S_BH、开关器件V S_BM、开关器件VI S_BL、开关器件VII S_CH、开关器件VIII S_CM和开关器件ⅨS_CL的工作状态进行定义：开关器件IS_AH、开关器件II S_AM、开关器件III S_AL、开关器件IV S_BH、开关器件V S_BM、开关器件VI S_BL、开关器件VII S_CH、开关器件VIII S_CM和开关器件ⅨS_CL闭合时为“1”，断开时为“0”；将开关器件IS_AH、开关器件II S_AM、开关器件III S_AL、开关器件IV S_BH、开关器件V S_BM、开关器件VI S_BL、开关器件VII S_CH、开关器件VIII S_CM和开关器件ⅨS_CL的工作状态经TMS320F2812控制电路(21)中三相坐标系到两相静止坐标系变换(11)，得到两相静止坐标系下开关状态IS_αH、两相静止坐标系下开关状态IIS_αM、两相静止坐标系下开关状态IIIS_αL、两相静止坐标系下开关状态IVS_βH、两相静止坐标系下开关状态VS_βM和两相静止坐标系下开关状态VIS_βL；Step5：将上端电容电压u_c1、下端电容电压u_c2、两相静止坐标系下开关状态IS_αH、两相静止坐标系下开关状态IIS_αM、两相静止坐标系下开关状态IIIS_αL、两相静止坐标系下开关状态IVS_βH、两相静止坐标系下开关状态VS_βM和两相静止坐标系下开关状态VIS_βL送入TMS320F2812控制电路(21)中电流观测器(12)，经TMS320F2812控制电路(21)中i_α1观测电路Ⅰ(13)得到上交流端α轴电流信号i_α1，经TMS320F2812控制电路(21)中i_β1观测电路Ⅱ(14)得到上交流端β轴电流信号i_β1、经TMS320F2812控制电路(21)中i_α2观测电路Ⅲ(15)得到下交流端α轴电流信号i_α2，经TMS320F2812控制电路(21)中i_β2观测电路Ⅳ(16)得到下交流端β轴电流信号i_β2；上端电容电压u_c1、下端电容电压u_c2、上交流端α轴电流信号i_α1、上交流端β轴电流信号i_β1、下交流端α轴电流信号i_α2和下交流端β轴电流信号i_β2送入TMS320F2812控制电路(21)中直接功率控制单元(17)，经TMS320F2812控制电路(21)中上交流端直接功率控制单元(18)和下交流端直接功率控制单元(19)，得到两相静止坐标系下的上交流端α轴电压参考信号上交流端β轴电压参考信号下交流端α轴电压参考信号和下交流端β轴电压参考信号Step6：上交流端α轴电压参考信号上交流端β轴电压参考信号下交流端α轴电压参考信号和下交流端β轴电压参考信号送入TMS320F2812控制电路(21)中SVPWM调制模块(20)，经SVPWM调制模块(20)得到各开关器件的PWM信号，经驱动电路控制开关器件I S_AH、开关器件II S_AM、开关器件III S_AL、开关器件IV S_BH、开关器件V S_BM、开关器件VIS_BL、开关器件VII S_CH、开关器件VIII S_CM和开关器件ⅨS_CL的工作状态；Step7：判断系统是否停止运行，如果是则结束，否则返回step2继续执行。