申请/专利权人：广东泰坦智能动力有限公司

申请日：2021-12-23

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114900031B

主分类号：H02M1/42

分类号：H02M1/42;H02M7/217

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.08.30#实质审查的生效;2022.08.12#公开

摘要：本发明提供了一种用于平衡PFC输出电容电压的鲁棒系统设计方法，该方法设计的系统使得PFC模块的抗干扰和自适应能力更强、静态误差更小且无过冲。本发明包括：步骤a、在PFC模块正常工作之前对PFC模块的所有ADC通道的参数分别依据罗宾环循环进行采样，直至完成设定次数的罗宾环循环；步骤b、根据ADC通道的采样值，通过二阶滤波法计算参数的基准值；步骤c、根据得到的基准值对PFC模块的控制参数进行自动调节，步骤d、在PFC模块正常工作后，根据基准值对ADC通道的采样数据进行实时校准；步骤e、检测PFC模块是否正常运行，若系统正常则继续执行步骤d，否则，PFC模块停止工作。本发明可应用于电力电子技术领域。

主权项：1.一种用于平衡PFC输出电容电压的鲁棒系统设计方法，该方法应用于具有三相维也纳整流器拓扑结构的PFC模块上，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤a、在PFC模块启动并正常工作之前对所述PFC模块的所有ADC通道的输入电压、输入电流和输出电压这三个参数分别依据罗宾环循环进行采样，直至完成设定次数的罗宾环循环，其中，罗宾环的结构根据具体的系统而设定；步骤b、根据ADC通道的采样值，通过二阶滤波法计算每一ADC通道的输入电压、输入电流和输出电压的基准值；步骤c、根据步骤b计算得到的基准值对PFC模块本身的控制参数进行自动调节，其中，根据PFC模块不同的输出状态下合成的矢量关系及矢量的模的大小，得到矢量的分类，同时对目标矢量所在区域的三个矢量合成，得到目标矢量，再计算矢量的作用时间，根据矢量的作用时间，控制三相维也纳整流器的开关变量在单位开关周期内的时间，进而分配三相交流侧电流和直流侧电压，得到可控的直流电压；步骤d、在PFC模块启动并正常工作之后，根据基准值对ADC通道的采样数据进行实时校准；步骤e、检测PFC模块是否正常运行，若系统正常则继续执行步骤d，否则，PFC模块停止工作；所述步骤c中，PFC模块的三状态空间矢量的合成，以及各个矢量的作用时间的计算的具体步骤为：步骤c1、根据三相维也纳变流器的拓扑结构，将单个输入电压的周期分成六等份，来分析拓扑中的三个开关电路在每一种开关状态下的电流流通状态，其中，等份的划分原则是：每个区间内每一相电压极性保持不变，不存在过零；六等份分别定义为扇区1～扇区6，每个扇区等分为6个区域；步骤c2、根据电流方向和开关状态，拓扑中的每个桥臂有3种输出电压，即0、将这三种输出电压定义为状态1、0、-1，由于状态1、1、1和状态-1、-1、-1不存在，得到整流器的输出状态有25种状态，对每种状态下的矢量进行合成，得到整流器在不同状态下合成的矢量及矢量的模；步骤c3、根据矢量的模的大小，将矢量分为零矢量、大矢量、正小矢量和负小矢量；步骤c4、对每一个扇区内的各个矢量进行作用时间计算，得到各个扇区内的各个区域内的合成矢量的作用时间；所述步骤c4中，各个扇区内的各个区域内的合成矢量的作用时间的计算过程如下：步骤c41、将三相维也纳整流器的三相静止坐标上各变量分解到两相旋转坐标上；三相静止坐标变换到两相旋转坐标的变换关系： 其中K为变换系数，T为转置符号，X代表电流或者电压关系函数，Xa、Xb、Xc代表三相静止坐标系下的关系函数，Xd、Xq代表两相旋转坐标系下的关系函数，整流器中的三个开关电路的开关函数相关的坐标变换关系为： 其中，S是开关函数，定义为： 定义电流由电感流向直流侧为正方向，其中，Sap、Sbp、Scp、San、Sbn、Scn、Sao、Sbo和Sco代表三相静止坐标系下的开关函数，Sdp、Sqp、Sdn、Sqn、Sdo、Sqo代表两相旋转坐标系下的开关函数，由此得到将三相静止坐标转换成两相旋转坐标后的数学模型为： 则得到两相旋转坐标系下的维也纳整流器的等效电路模型，其中维也纳整流器交流侧相当于两个受控电压源，直流侧相当于两个受控电流源，其中，id和iq为两相旋转坐标系下的电流，Ud和Uq为两相旋转坐标系下的电压，R为等效负载电阻，ω为角频率，L为电感量，SdpSdnSqpSqn分别是两相旋转坐标系下的正负电流源所对应的开关函数，iRL为负载电流，Uc1和Uc2为负载的正电容和负电容；步骤c42、设三相维也纳整流器的开关周期为TS,三个矢量的合成时间为T1、T2、T3，目标矢量电压为Vref,其与α轴夹角为θ，对于扇区1的区域1：目标矢量由矢量V1n、V1p、V2n、V2p、V0合成，由于V1n与V1p作用效果相同，V2n与V2p作用效果相同，设V1n与V1p作用时间为T1，V2n与V2p作用时间为T2，V0作用时间为T3，则有： T1+T2+T3＝0将|Vref|cosθ＝Vα，|Vref|sinθ＝Vβ，代入上面三个公式，计算得出： 其中，Vref为目标矢量电压，TS为开关周期，T1为V1n与V1p的作用时间，T2为V2n与V2p的作用时间，T3为V0的作用时间，Vα和Vβ为目标合成矢量在两相静止坐标系上面的分解，|Vref|cosθ＝Vα，|Vref|sinθ＝Vβ；步骤c43、根据步骤c42计算得到的矢量作用时间，在单位开关周期内，根据得到的矢量作用时间来分配来调节交流侧电流和直流侧电压，得到可控的直流电压。

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