恭喜南京航空航天大学王宇获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京航空航天大学申请的专利三端口脉冲功率解耦整流器系统的最优动态PI参数整定方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118017852B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410012641.2,技术领域涉及:H02M7/219;该发明授权三端口脉冲功率解耦整流器系统的最优动态PI参数整定方法是由王宇;栾信宇设计研发完成,并于2024-01-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本三端口脉冲功率解耦整流器系统的最优动态PI参数整定方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种三端口脉冲功率解耦整流器系统的最优动态PI参数整定方法,通过能量平衡控制方法下的VH端口解耦电容电压最优动态回复曲线以及三相交流源输入功率最优控制率,得到电压外环的最优动态PI参数。理想情况下,对任意的负载脉冲频率突增均可通过控制三相交流源输入功率通过一次上升与下降使得VH端口解耦电容完成一次放电与充电过程,使得解耦电容电压以最快的速度回复到稳态。本发明在参数优化过程中考虑了脉冲性负载对解耦电容电压的影响,设计系统动态过程中的电压外环PI参数,使得在负载脉冲频率突增动态过程中VH端口解耦电容电压快速回复至稳态电压。解决了现有PI控制加电流前馈控制方法在负载脉冲频率突变后动态性能不是最优的问题。
本发明授权三端口脉冲功率解耦整流器系统的最优动态PI参数整定方法在权利要求书中公布了:1.一种三端口脉冲功率解耦整流器系统的最优动态PI参数整定方法,所述三端口脉冲功率解耦整流器系统包括三相交流源、T型三电平ACDC变换器,内嵌式DCDC变换器和脉冲负载;三相交流源vsa、vsb和vsc分别经过滤波电路LaCa、LbCb和LcCc后和T型桥臂中点相连;每个T型桥臂由四个开关管构成,开关管分别为Sa1Sa2Sa3Sa4、Sb1Sb2Sb3Sb4和Sc1Sc2Sc3Sc4;T型桥臂的三个端口分别与地、VL端口及VH端口相连,VL端口并联输出电容Co后与脉冲负载相连,VH端口并联解耦电容Cs后连接DCDC变换器再与脉冲负载相连;所述三相交流源接有三相电流传感器,所述T型三电平ACDC变换器接有电压传感器,所述DCDC变换器接有电感电流传感器,所述脉冲负载接有负载电流传感器;其特征在于,所述最优动态PI参数整定方法的具体步骤如下:步骤S1、由脉冲检测环节得到脉冲负载频率突变前后的周期T1、T2和负载平均功率Po1、Po2,记录检测到负载脉冲频率突变时刻的三相交流源d轴电流id1及VH端口电容电压值vH0,并由功率平衡计算系统重新进入稳态后三相交流源的d轴电流值id2由电压电流传感器及脉冲检测环节获取相关数据;步骤S2、根据能量平衡控制思想,求取负载脉冲频率突变后系统重新进入稳态时的VH端口解耦电容电压曲线的时间函数表达式;步骤S3、根据能量平衡思想,求取检测到负载脉冲频率突变后三相交流源输入功率理想控制率;步骤S4、根据三相交流源输入功率理想控制率,求取检测到负载脉冲频率突变后VH端口解耦电容电压理想最优曲线的时间函数表达式;步骤S5、根据三相交流源输入功率理想控制率,求取动态过程中电压外环的最优动态PI参数;所述步骤S1的具体过程如下:步骤S1.1、由脉冲检测环节得到脉冲负载频率突变前后的周期T1、T2和负载平均功率Po1、Po2,假设脉冲负载在t=ta时刻频率突变,则脉冲检测环节在t=ta+T2时刻检测到负载脉冲频率突变,记录这一时刻为0时刻,记录这一时刻的三相交流源d轴电流id1及VH端口电容电压值vH0;步骤S1.2、由功率平衡计算系统重新进入稳态后三相交流源的d轴电流值id2; 其中P耗为系统功率损耗,ud为三相交流源d轴电压,vs为三相交流源相电压有效值;所述步骤S2的具体过程如下:步骤S2、设负载脉冲宽度为Tm,脉冲负载峰值功率及谷值功率分别为Pm和Pn;根据能量平衡思想:在0~Tm时间段内,三相交流源和解耦电容一起向脉冲负载提供功率;在Tm~T2时间段内,三相交流源向解耦电容和脉冲负载提供功率;在0~Tm时间段,能量平衡表达式表示为: 在Tm~T2时间段,能量平衡表达式表示为: 其中VHref为VH端口给定电压峰值,Cs为解耦电容容值;以固定脉冲频率时VH端口的稳态电压作为动态过程电压外环的给定电压,则动态过程电压外环的给定电压vHref为: 所述步骤S3的具体过程如下:步骤S3.1、在0~t2时间段内,控制Sa1=Sa2=Sa3=Sa4=0、Sb1=1、Sb2=Sb3=Sb4=0、Sc1=Sc2=Sc3=0、Sc4=1,使得三相交流源d轴电流id以k1的变化率线性上升;在t2~t3时间段内,控制Sa1=Sa2=Sa3=Sa4=0、Sb1=Sb2=Sb3=0、Sb4=1、Sc1=1、Sc2=Sc3=Sc4=0,使得三相交流源d轴电流id以-k2的变化率线性下降;那么id分段表示为: 理想的时刻t1及能量平衡控制结束时间t3表示为: 步骤S3.2、根据能量平衡思想,在能量平衡控制期间,交流源向解耦电容提供的能量使得VH端口电压峰值补偿至给定电压峰值VHref,能量差值ΔE表示为: 其中SA为: SB+SC表示为: 由此求得相关时间t1、t2、t3。
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