根据公式= 计算后级变换器采用降压方 式时第i个脉冲允许的储能电容模组放电最小电压，或根据公式 =iO- P 4#.麗+綱4计算后级变换器采用升降压方式时第i个脉 冲允许的储能电容模组放电最小电压; 按照以下方式确定单个储能电容模组的额定电压IZrfr:根据公式 = 4柄m 计算后级变换器采用降压方式时单个储能电容模组的额定电压 LZfsjp，或根据公式= 计算后级变换器采用升降压方式时单个储 能电容模组的额定电压CZfHil，或直接取额定电压= ; 根据公式#^ = 计算单个储能电容模组的电容单体串联个数 奴ke，如果没不是整数，则对其向正无穷大方向作取整修正，得到修正后的储能电容单 体串联个数; 其中，为降压方式下开关管的最大占空比，为升降压方式下开关管的 最大占空比，为变换器输入输出电压差补偿，为储能电容内阻和输电铜排压降系数， [ZkIatt为后级变换器采用降压方式时首个脉冲允许的储能电容模组放电最小电压，f 5#.s.l 为后级变换器采用降压方式时储能电容模组额定电压安全系数，&^#4>1|&为后级变换器采 用升降压方式时首个脉冲允许的储能电容模组放电最小电压，为后级变换器采用 升降压方式时储能电容模组额定电压安全系数，?/ ?>#为单个储能电容模组的额定电压，即 或^.鱗_|，为储能电容单体串联电压不均勾系数，1『《维为储能电 容单体耐压值； (3) 初步计算与电站供电功率匹配的储能电容容量值，具体方式为： 根据公式=S1 厂?^"?计算储能电容模组需要给首脉冲供给的能量I.·，再 根据公式1防步计算出与电站供电功率^相匹配的储能 电容容量值eMSS; 载放电的效率，Q为首脉冲理论能量，为电站在脉冲放电期间内给脉冲供给的最大 能量，由公式^.?=·ρ_ι X >%_确定，%w为电站经前级充电控制器和后级恒流变 换器给负载供能的效率； (4) 对所述步骤（3)初步算得的储能电容容量值^"进行校验修正并确定储能电容模 组总数fi>MS; (5) 对储能电容模组总数FftaeS行修正并分组，具体方式为： 依据消磁电源采用后级变换器的路数1__将ff.e组储能电容模组一共分成 fiWSWMia，每组包含组储能电容模组，Merfiri应该是大于1的正整 数，且各路后级变换器配置的储能电容模组数要一致，如果I jfiraw不满足上述两个要求，则 对储能电容单体容量€_|按照下式进行修正后，返回步骤（4) =?_ ，其中 为储能电容单体容量修正系数； 如果Μβ??满足上述两个要求，则由1胃1*|组储能电容模组电气并联成电容容量为 有单个储能电容工作组进行分组； (6) 进行脉冲放电过程设计，具体方式为： 当第i个脉冲的理论放电电流^大于li/2时，反_?个正常工作组全部参与放电； 当第i个脉冲的理论放电电流12<大于A/4而小于I1/^时，由包含夏?ΛΜΡ/2个储能电容 工作组的大组进行放电； 当第I个脉冲的理论放电电流I2?大于I1Zs而小于4/4时，由包含HawwtrA个储能电容 工作组的小组进行放电； 当第$个脉冲的理论放电电流I2，小于Ij/δ时，由单个储能电容工作组进行放电，此时， 如果给第I胃个脉冲供电的所有储能电容工作组能够释放的最大能量大于从第Ir个到最后一 个脉冲的脉冲能量之和，则电站就不再向储能电容和负载提供任何能量，其中? ; (7) 进行脉冲放电过程计算，具体方式为： 根据公￥汁算第i个脉冲放电之后单个储能电容工作组i 储存的能量β.#，根据公?-计算第i个脉冲放电之后单个储能电容工 作组的电压根据公式0.￥?=计算第i个脉冲放电之前单个储能电 容工作组储存的能量04#?，如果0.1#*大于单个储能电容工作组的最大存储能量β".Μ， 则根据 _ β?,··修正β部·; 根据公式D计算第i个脉冲放电之前单个储能电容工作组的电压 ，对于首脉冲放电之前的电压％##?按公式&_ = Iir计算，首个脉冲放电之前的 单个储能电容工作组储存的能量按公式gw#" = &._?取值，根据公式= 4/#计 算第i个脉冲放电时单路后级变换器流过的电流； 其中，04#?为第?个脉冲放电之前单个储能电容工作组储存的能量,Mi为第 j个脉冲放电时参与供能的储能电容工作组组数，Mi取值为 ，_?/4或L 为电站在脉冲放电间隔时间内给单个储能电容工作组提供 的能量，当正常组放电且β,_x ^时取〇，其它情况下 由公式?=& 算得，为第^个脉冲时M1.个储能电 容工作组能够释放的最大能量，由公式 算得，β.?ι??Μ为从第?个脉冲到最后一个脉冲所有脉冲能量之和，u 为 储能电容独立放电安全系数，为电站在脉冲放电时间内供给脉冲的能量，同 样的，在正常组放电且β^4| x^ x 时^?.#貪取0，其他情况下取 ,1鲁參X、，凡鑛瞻X%叫|.滅，么鍾麵由公式Sf,齡腿~·玉^蜂綱她xU fJf算 得，为最后一个脉冲允许的储能电容模组放电最小电压； (8) 根据所述步骤（7)的脉冲放电过程计算结果求取滤波电感与滤波电容值。2.根据权利要求1所述的贮能消磁电源的储能电容和滤波电感、电容选定方法，其特 征在于，所述步骤（4)的具体内容为： a)从首个脉冲开始，将电站在脉冲放电间隔内能够提供的最大能量和脉冲放电期间内 能够提供的最大能量之和%?与各个脉冲的理论能量β比较，直到 ?大于或等于第?个脉冲的理i仑能量G为止，继而得到对cIm校验的每个循环需要 进行校验的脉冲个数Afdtet = I -1 b)将一个容量为额定电压为?/^的储能电容作为消磁电源的储能模组，并对这个 模组进行逐步放电计算； C)对此储能模组每次放电后电压是否满足大于或等于步骤（2)中计算得到的脉冲允许 的储能电容模组放电最小电压进行校验，如果不满足，则按照 正后，返回步骤b)，直到本轮校验中前Faa个脉冲所允许的储能电容模组放电最小电 压均小于或等于储能模组的放电后电压为止，并进入步骤d); η根据公式A':備=乂4)/￡：_计算出储能电容模组总数初值祀删，将祀遞 乘以并取整，便得到与电站功率匹配的考虑一定安全冗余的储能电容模组总数 ，继而得到考虑一定安全冗余的储能电容容量; 其中，为电站在脉冲放电间隔内供给储能电容模组的最大能量，由公式 f确定，为脉冲放电间隔时间为电站经前级充电控制器向储 能电容模组充电的效率，fMUKWMriii为需要的储能电容容量修正系数, cH1I为初步选定的 储能电容单体容量，ikfir为储能电容模组数安全冗余系数，其值大于1。3. 根据权利要求1所述的贮能消磁电源的储能电容和滤波电感、电容选定方法，其 特征在于，所述步骤（5)中按照如下方法对得到的所有单个储能电容工作组进行分组：将 个储能电容工作组全部视为正常工作组，iV_&r个正常工作组平均分成两个大 组，每个大组有麗/2个储能电容工作组，再将一个大组均分成两个小组，每个小组有 个储能电容工作组，再将每个小组分成夏个最小组，最小组即为单个储 能电容工作组。4. 根据权利要求1、2或3所述的贮能消磁电源的储能电容和滤波电感、电容选定方法， 其特征在于，所述步骤步骤（8)中，后级变换器不采用交错并联电路，按照如下方式求取滤 波电感与滤波电容值： 根据公另计算出后级变换器采用降压方 式下第i个脉冲放电时满足电感电流连续的最小滤波电感H IkI，或根据公式汁算出后级变换器采用升降压方式下第i个脉冲放电时 满足电感电流连续的最小滤波电感; 对数组%.油4油·__ &_.油：1取最大值得到正常工作组对应的电感值￡；，将 降压方式时的最小电感Ikm = IiR入公式c泛得后级变换 器采用降压方式时满足各脉冲电压波动为厶[^要求的最小滤波电容值或根据1求得后级变换器采用升降压方式时的最小滤波电容值 对数组Ρμλ G.l## _* · 取最大值得到正常工作组对应的滤波电容值Gf; 其中，M.ii.ffijx为第i个脉冲放电时后级变换器的最大输入电压由公式 y!-kv,iw = A離* /?求得，Gkam为第^个脉冲放电时后级变换器的最小输入电压， IiMk由公式= 求得，$后级变换器的开关周期，为电感安全冗余 系数，为第^个脉冲理论放电电压允许的电压波动值，由公式= IurXR 算得，f肅 为脉冲放电允许是电压波动系数，数组摘J 1 H 满足所 有工作组电感电流连续的最小滤波电感数组，即" * ?施捕] 或数组 K,!* C3··· ?€*，_,!*]满足所有 工作组电压波动要求的最小滤波电容数组，即P1.她>4 1" 或 [Ci.!.w 胁|V * * .?#?]〇5.根据权利要求1、2或3所述的贮能消磁电源的储能电容和滤波电感、电容选定方 法，其特征在于，所述步骤步骤（8 )中，后级变换器采用路交错并联的buck电路或 路交错并联的buck-boost电路时，按照如下方式求取滤波电感与滤波电容值： 首先按照与权利要求4中所述方法相同的方式初步求取滤波电感值和滤波电容； 然后按照如下方式修正滤波电感值和滤波电容： 根据下式对上述方式中求得的滤波电感值进行修正： Lt = LiN2imfmmix^wmi ； 对于后级变换器采用降压式时滤波电容需按下面方式修正：将修正后的滤波电感值 Ik3n = P带入公式?重新求得后级变换器采用降压方式时的最 小滤波电容值，并对数组icW-CVi-u· 取最大值得到正常工作组对应的滤波 电容值； 对于后级变换器采用升降压式的滤波电容需按下面方式修正： ^ mwWs&lK ^ c ； 其中，为变换器采用交错并联方式时电感的安全系数，为升降压式后 级变换器采用交错并联方式时电容的冗余系数。
【专利摘要】本发明公开了一种贮能消磁电源的储能电容和滤波电感、电容选定方法，步骤如下：(1)、进行脉冲理论能量计算；(2)、确定储能电容模组的额定电压以及电容单体串联个数；(3)、计算与电站供电功率匹配的满足所有脉冲要求储能电容容量；(4)、对储能电容模组数与后级变换器进行分组，并依据分组结果制定脉冲放电方案；(5)、依据放电方案进行逐步计算，得到合适的滤波电感、电容值。本发明采用多重冗余机制，保证总输出电路和变换器内部都安全冗余。
【IPC分类】H02J7/34, H02J7/02
【公开号】CN104882949
【申请号】CN201510244584
【发明人】王念春, 吴晓玉, 滕春阳
【申请人】东南大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月13日