一种自激开关式集成稳压电路控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及稳压电源电路领域，特别涉及一种自激开关式集成稳压电路控制方法。
【背景技术】
[0002]自激开关式集成稳压电路由于可控性高、功率因数高、谐波含量低、高效率等优点得到了广泛的应用。传统的PI控制器控制的自激开关式集成稳压电路启动过程中往往存在直流侧电压上升过高，交流侧三相电流上升过高的问题。过高的直流电压和过高的交流电流对于电力电子器件的要求更加严苛，因此会增加设备的成本。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的上述不足，本发明提出了一种自激开关式集成稳压电路控制方法，本发明通过对自激开关式集成稳压电路期望输出直流电压与实际输出直流电压Vic(t)之差erd进行限幅，将限幅后的期望输出直流电压与实际输出直流电压之差作为电压外环PI控制器的输入，从而可以有效地减少自激开关式集成稳压电路启动过程中输出侧的直流电压冲击以及交流侧三相电流冲击，降低对自激开关式集成稳压电路器件的要求。
[0004]本发明通过下述方法实现上述目的，一种自激开关式集成稳压电路及其控制方法，其包括如下步骤:
第一步，对自激开关式集成稳压电路充电，使直流侧电容C电压达到设定值V。；
第二步，将自激开关式集成稳压电路的期望输出直流电压与实际输出的直流电压求电压差对电压差限幅，限幅后的电压差作为电压外环PI控制器的输入；
第三步，将电压外环PI控制器的输出、电网侧三相电压Va、vb, V。和三相电流i a、ib、ic作为前馈解耦模块的输入，计算前馈解耦模块的输出；
第四步，将前馈解耦模块的输出转换为三相电压指令值；
第五步，根据自激开关式集成稳压电路的三相电压指令值控制自激开关式集成稳压电路开关管的开通和关断。
[0005]进一步地，所述自激开关式集成稳压电路指的是三相半桥电压源型两电平PffM整流器，电网侧三相电压Va、Vb, V。分别串联一个电感L连接到A、B、C三相半桥的中点，A相半桥由第一开关管SI和第二开关管S2组成，第一开关管SI并联第一二极管D1，第二开关管S2并联第二二极管D2，B相半桥由第三开关管S3和第四开关管S4组成，第三开关管S3并联第三二极管D3，第四开关管S4并联第四二极管D4，C相半桥由第五开关管S5和第六开关管S6组成，第五开关管S5并联第五二极管D5，第六开关管S6并联第六二极管D6，六个开关管均是正极向下负极向上，三相半桥和直流输出的电容C并联。
[0006]进一步地，所述对电压差限幅是指:设定一个正常数e_，当电压差时，令e(t)=enax，当电压差时，令e (t) = _enax，当_enax彡e (t) ^ e _时，令正常数e _为1_30之间的常数。
[0007]进一步地，所述电压外环PI控制器是指:t是时间，比例系数Kvp、积分系数Kvl的确定方法如下:在闭环系统中，保持积分系数Kvl为O按照步长0.1逐渐增大比例系数K vp，当比例系数Kvp为Kpfinal时，直流电压Vdc(t)在设定时间Uxl内达到期望输出值的±5%范围内并且保持稳定，则确定积分系数Kvp= 0.8K Pfinal，然后保持积分系数Kvp= 0.8K Pfinal不变且按照步长0.1逐渐增大积分系数K1直到在设定时间1?^以后稳态误差得以消除，是电压外环PI控制器的输出。
[0008]进一步地，所述前馈解親模块是指:
Kr- [Kip (Id-1) +K111 tO (Id-1) dt]-^ Li+ ed,
K=~Kip(Ο-1,) +K111 \ (O-19) 0?-ωLi+ eq,
vd、Vq为前馈解耦模块的输出，L是电感值，K 1P、K11常数确定方法为:在闭环系统中，保持积分系数K11为O按照步长0.1逐渐增大比例系数K 1P，当比例系数Kip为K lfinal时，电流i q在设定时间t_内达到期望输出值O的±5%范围内并且保持稳定，则确定积分系数Kip =0.SKlfinal，然后保持积分系数Kip= 0.8K lfinal不变且按照步长0.1逐渐增大积分系数K ^直到在设定时间t_以后稳态误差得以消除，
ed=2/3 [VaCos (ω t) +vbcos (ω t_2 π /3) +vccos (ω t+2 π /3)]， eq=-2/3 [vasin (ω t) +vbsin (ω t~2 π /3) +vcsin (ω t+2 π /3)]，
三相电网电压为 va= Acos (ω t)、v b= Acos (ω t~2 π /3)、ν c= Acos (ω t+2 π /3)，A 为电网电压幅值，ω为电网电压角频率，单位为弧度每秒，t表示时间，id=2/3 [iacos (ω t) +ibcos (ω t~2 π /3) +iccos (ω t+2 π /3)]，iq=_2/3 [iasin (ω t)+ibsin (ω t_2 π/3)+icsin (ω t+2 π/3) ]，n 为圆周率。
[0009]一种自激开关式集成稳压电路控制方法，其特征在于，所述将前馈解耦模块的输出转换为三相电压指令值是指:
[Va, Vb, Vc]=Cos(ω t), -sin(ω t);cos (ωt_2 π/3)，-sin (ω t_2 π/3);cos (ωt+2π/3)，-sin (ω t+2 /3) ] [Vd, Vq]，Va、Vb、V。为自激开关式集成稳压电路的三相电压指令值。
[0010]所述开关管指的是可以控制开关也可以控制关断的电力电子器件，包括M0SFET、IGBT 等。
[0011]进一步地，第五步的具体内容是指采用空间电压矢量脉冲宽度调制技术SVPffM控制自激开关式集成稳压电路开关管的开通和关断。
[0012]与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果:本发明通过对电压外环PI控制器的输入进行限幅，可以有效减少自激开关式集成稳压电路启动过程中交流侧的电流冲击和直流侧的电压冲击，从而降低对电力电子设备的要求。
【附图说明】
[0013]图1是自激开关式集成稳压电路启动冲击抑制框图。
[0014]图2是两电平自激开关式集成稳压电路电路图。
[0015]图3是两电平自激开关式集成稳压电路实际输出直流电压仿真结果。
[0016]图4是两电平自激开关式集成稳压电路三相电流仿真结果。
[0017]图5是不采用输入限幅时两电平自激开关式集成稳压电路实际输出直流电压仿真结果。
[0018]图6是不采用输入限幅时两电平自激开关式集成稳压电路三相电流仿真结果。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作详细说明，但本发明的实施和保护不限于此，需指出的是，以下若有未特别详细说明之处，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。
[0020]图1是自激开关式集成稳压电路启动冲击抑制框图，期望输出直流电压与自激开关式集成稳压电路实际输出直流电压之差通过限幅环节送入电压外环PI控制器，电压外环控制器的输出、电网三相电压、三相电流送入前馈解耦模块，前馈解耦模块的输出转换为三相电压指令值之后控制自激开关式集成稳压电路的开关管的开通和关断。
[0021]图2是两电平自激开关式集成稳压电路电路图，电网侧三相电压va、vb, V。分别串联一个电感L连接到A、B、C三相半桥的中点，A相半桥由第一开关管SI和第二开关管S2组成，第一开关管SI并联第一二极管Dl，第二开关管S2并联第二二极管D2，B相半桥由第三开关管S3和第四开关管S4组成，第三开关管S3并联第三二极管D3，第四开关管S4并联第四二极管D4，C相半桥由第五开关管S5和第六开关管S6组成，第五开关管S5并联第五二极管D5，第六开关管S6并联第六二极管D6，六个开关管均是正极向下负极向上，三相半桥和直流输出的电容C并联，O代表交流电的O电位点，Vdc(t)为两电平自激开关式集成稳压电路的直流电压值。
[0022]作为实例，以下进一步对自激开关式集成稳压电路及其控制方法作说明。
[0023]第一步，对自激开关式集成稳压电路充电，使直流侧电压达到V。= 535伏特。
[0024]第二步，设定一个正常数e_，且I ( 30，将自激开关式集成稳压电路的期望输出直流电压与实际输出的直流电压VdJt)求电压差当电压差时，令e(t) =e_，当电压差时，令e(t) =-e_，当< e _时，令限幅后的电压差作为电压外环PI控制器的输入，所述电压外环PI控制器是指是时间，比例系数Kvp、积分系数Kvl的确定方法如下:在闭环系统中，保持积分系数Kvl为O按照步长0.1逐渐增大比例系数Kvp，当比例系数Kvp为Kpfinal时，直流电压VdJt)在设定时间Iaxl内达到期望输出值的±5%范围内并且保持稳定，则确定积分系数Kvp= 0.8K Pfinal,然后保持积分系数Kvp= 0.8K Pfinal不变且按照步长0.1逐渐增大积分系数K1直到在设定时间^-以后稳态误差得以消除，是电压外环PI控制器的输出。
[0025]第二步，计算[Kip(iVU+4./ foii*d~Q dt\