适用于抑制交流输入谐波的ac-ac变换器控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及比例谐振控制抑制谐波的领域，具体涉及一种适用于抑制交流输入谐 波的AC-AC变换器控制方法。
【背景技术】
[0002] 通常，比例-积分(PI)控制算法广泛应用于工业过程控制，但PI调节器不足之处在 于以不变的模式和参数来处理变化多端的动态过程。对交流信号，它无法达到无静差控制， 因此有必要引入一个比例谐振控制器一一PR控制器。
[0003] -般情况下，PI调节器具有结构简单、稳态无静差等优点，对于直流信号，PI控制 器可产生无穷大的增益进行无差调节，对交流给定信号，特别是含谐波的输入信号，常规的 PI控制器的增益并不大，因而无法从本质上实现无静差控制，且造成结构复杂，设计困难， 影响系统性能。
【发明内容】
[0004] 基于上述问题，本发明提供一种适用于抑制交流输入谐波的AC-AC变换器控制方 法，解决单纯PI调节无法对交流信号产生无静差控制的问题。
[0005] 本发明所采用的技术如下：一种适用于抑制交流输入谐波的AC-AC变换器控制方 法，包括以下步骤：
[0006 ]步骤一、通过采样Boos t变换器输出端瞬时电压获得采样电压u。；
[0007] 步骤二、通过计算采样电压u。的有效值U。并与基准电压有效值6,做差，得到有效 值电压差为Ue3，同样将采样电压u。与基准电压瞬时值 < 做差，得到瞬时值电压差为Uf3;
[0008] 步骤三、提供比例谐振控制器传递函数表达式：
[0010] 其中:Ki为谐振系数;Kp为谐振系数；ω Q为谐振频率；ω c为带宽；
[0011] 步骤四、将步骤二获得的瞬时值电压差Ue分别经过5次比例谐振控制器和7次比例 谐振控制器，得到电压分别为ue5和u e7，并将两者做加法运算，得到电压<;
[0012] 步骤五、将步骤二获得的有效值电压差Ue经过PI控制器得到电压tC;
[0013] 步骤六、将步骤三和步骤四获得的两电压!和?!加和，得到电压AU，并将AU作 为占空比，控制输出电压，完成无静差调节。
[0014] 本发明的有益效果及优点:本发明所提出的控制方法是通过在PI控制器的基础上 引入PR比例谐振控制器的双调制作用，克服了单纯使用PI调节器的缺点，即对交流给定信 号不能产生无穷大增益，不能实现无静差调制，影响系统性能。本发明兼顾了PI控制器的优 点，克服其缺点，提高了系统的准确性，因而具有更加广阔的前景。
【附图说明】
[0015]图1为本发明比例谐振控制方法原理图；
[0016]图2为Boost型AC-AC变换器主电路拓扑图；
[0017] 图3为含有5次谐波的输入电压波形图；
[0018] 图4为含有7次谐波的输入电压波形图；
[0019] 图5为输出电压波形图。
【具体实施方式】
[0020] 下面根据说明书附图举例对本发明做进一步说明：
[0021 ] 实施例1
[0022] 结合图1说明本【具体实施方式】，本【具体实施方式】所述的一种适用于抑制交流输入 电压谐波的比例谐振控制方法，它包括以下步骤：
[0023] 步骤一、将Boost变换器输出端瞬时电压u'。经控制电路板的采样电路采样，获得 可供控制电路板上芯片工作的采样电压u。；
[0024] 步骤二、将步骤一获得的采样电压u。输入ARM芯片，计算采样电压u。的有效值U。并 与基准电压有效值?ζ做差比较，得到有效值电压差R ，同样将采样电压u。与基准 电压瞬时值< 比较做差，得到瞬时值电压差％ -
[0025] 步骤三、比例谐振(PR)控制器传递函数表达式为
[0027] 其中:Ki为谐振系数;Kp为比例系数；ω〇为谐振频率；ω。为带宽。
[0028] 步骤四、将步骤二获得的瞬时值电压差~分别经过5次比例谐波控制器和7次比例 谐波控制器PR，得到电压分别为UedPue7，并将两者做加法运算，得到电压< =~+We7 ;
[0029] 步骤五、将步骤二获得的有效值电压差Ue经过PI控制器得到电压
[0030] 步骤六、将步骤三和步骤四获得的两电压《〖和加和，得到电压Δ[/ = < +i^，并 将A U作为占空比，控制输出电压，完成无静差调节。
[0031 ] 实施例2
[0032] 为了验证抑制交流输入电压谐波的比例谐振控制方法实际应用效果，进行了相关 实验，具体参数为:L = 0.1 mH，C1 = 20uF(如图2所示），采样频率20KHz，谐波源采用三相晶闸 管整流桥带电阻电抗负载。谐振频率ω〇分别为250Hz和350Hz，即分别为5次谐波和7次谐 波，取谐振系数K i = 100;谐振系数心=0.1;带宽ω。= 231。图3、图4和图5给出了采用抑制交 流输入电压谐波的比例谐振控制方法时的实验波形。
[0033] 图3和图4分别为含有5次谐波和7次谐波的输入电压。图5为采用比例谐波控制方 法后的输出电压。对比输入电压和输出电压波形可得，采用比例谐波控制方法时，输入电压 谐振频率附近的分量明显减少，5次和7次谐波能得到有效抑制，输出电压正弦变化，证明了 本发明提出的抑制交流输入电压谐波的比例谐振控制方法的有效性。
[0034] 本发明基于闭环PI控制引入PR比例谐振控制器，在PI调节器对直流分量控制的基 础上，使PR控制器对给定的正弦信号能够产生足够大增益的，从而实现对交流信号无静差 控制，提1?系统的准确性、稳定性C3
【主权项】
1.一种适用于抑制交流输入谐波的AC-AC变换器控制方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤一、通过采样Boost变换器输出端瞬时电压获得采样电压u。； 步骤二、通过计算采样电压u。的有效值U。并与基准电压有效值故差，得到有效值电 压差为仏，同样将采样电压u。与基准电压瞬时值<做差，得到瞬时值电压差为Ue3; 步骤三、提供比例谐振控制器传递函数表达式： 22^i〇J,s ： +κρ l/j{s) S + 2d)tS + COq 其中为谐振系数;KP为谐振系数；ωο为谐振频率；ω。为带宽； 步骤四、将步骤二获得的瞬时值电压差分别经过5次比例谐振控制器和7次比例谐振 控制器，得到电压分别为UedPue7，并将两者做加法运算，得到电压 步骤五、将步骤二获得的有效值电压差Ue经过PI控制器得到电压 步骤六、将步骤三和步骤四获得的两电压《I和?/：加和，得到电压A U，并将AU作为占空 比，控制输出电压，完成无静差调节。
【专利摘要】一种适用于抑制交流输入谐波的AC-AC变换器控制方法，如下：一、通过采样Boost变换器输出端瞬时电压获得采样电压uo；二、通过计算采样电压uo的有效值Uo并与基准电压有效值做差，得到有效值电压差Ue，将采样电压uo与基准电压瞬时值做差，得到瞬时值电压差ue；三、PR控制器传递函数表达式：<maths num="0001"></maths>四、将步骤二获得的瞬时值电压差ue分别经过5次PR控制器和7次PR控制器，得到电压分别为ue5和ue7，并将两者做加法运算，得到电压；五、将步骤二获得的有效值电压差Ue经过PI控制器得到电压；六、将步骤三和四获得的两电压和加和，得到电压ΔU，并将ΔU作为占空比，控制输出电压，完成无静差调节。本发明实现对交流信号无静差控制，提高系统的准确性、稳定性。
【IPC分类】H02M1/12, H02M5/293
【公开号】CN105471276
【申请号】CN201510989938
【发明人】王北南, 刘金生, 武健, 何崇飞
【申请人】哈尔滨同为电气股份有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月24日