一种宽范围可控电子阻抗

1.本发明属于电子阻抗技术领域，尤其涉及一种宽范围可控电子阻抗。


背景技术：

2.在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗，其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。阻抗的单位是欧姆。阻抗的概念不仅存在于电路中，在力学的振动系统中也有涉及。
3.现有的可控电子阻抗，电子阻挡的调节范围较小，在具体工作中不能根据需要实现较宽范围的调节。
4.为此，我们提出来一种宽范围可控电子阻抗解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中，现有的可控电子阻抗，电子阻挡的调节范围较小，在具体工作不能根据需要实现较宽范围的调节的问题，而提出的一种宽范围可控电子阻抗。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种宽范围可控电子阻抗，包括以下步骤，
8.s1：通过单相脉宽调制(pwm)整流技术，对其进行ab坐标到dq 坐标系转换；
9.s2：针对单相系统坐标变换需要构造虚拟正交分量问题；
10.s3：基于二阶广义积分(sogi)算法，采用dq电流解耦控制算法进行双环控制。
11.作为进一步的优选方案，所述s1中的单相脉宽调制整流技术包括以下步骤，
12.a1：通过单相锁相环pll，得到与电源电压同相位的正弦信号sin φs及反相位的余弦信号cosφs；
13.a2：基于单相电路瞬时功率的有功无功电流检测方法检测出的交流电流中有功在d轴的直流分量id和交流电流中的无功在q轴的直流分量iq。
14.作为进一步的优选方案，所述s2中的构造虚拟正交分量的方法为二阶广义积分(sogi)算法。
15.作为进一步的优选方案，所述s3中的双环控制包括以下步骤，
16.b1：在进行dq，实现有功和无功分量的解耦，分别对电流和电压进行dq变换；
17.b2：电压外环控制直流侧输出电压，电压瞬时值与给定偏差通过电压pi控制器作为电流d轴分量给定值；
18.b3：电流内环分为d轴电流环与q轴电流环，电流偏差通过电流 pi控制器分别产生dq轴控制变量v_cd与v_cq，结合前馈电流信号 id、iq与整流桥交流侧电压的dq轴分量vd与dq；
19.b4：最后通过dq反变换得到α轴分量v_on_alhhp调制产生开关管的pwm控制信号。
20.综上所述，本发明的技术效果和优点：该宽范围可控电子阻抗，采用单相脉宽调制(pwm)整流技术，对其进行ab坐标到dq坐标系转换，针对单相系统坐标变换需要构造虚拟正交分量问题，基于二阶广义积分(sogi)算法，采用dq电流解耦控制算法进行双环控制，实现直流电压稳定、准确和快速可控，交流侧电流滞后或超前电压的电角度可控，从而实现宽范围可控电子阻抗，使交流侧电流滞后电压90
°
时实现纯电感运行方式即可变电抗器。该方案彻底摆脱现有的阻抗包括电抗器的工作原理，颠覆了阻抗和电抗器的实现和调节，获得宽范围的阻抗和电感量(感抗)调节、宽工作电压范围、宽工作电流范围及宽功率范围的阻抗和电抗器，从而实现自适应阻抗匹配。
附图说明
21.图1为本发明的流程图；
22.图2为单相pwm整流器拓扑图；
23.图3为基于sogi算法虚拟正交分量构造的示意图；
24.图4为虚拟正交分量的dq变换；
25.图5为发明实施例控制仿真图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.参照图1和图2，一种宽范围可控电子阻抗，包括以下步骤，
28.通过单相脉宽调制(pwm)整流技术，对其进行ab坐标到dq坐标系转换，通过单相锁相环pll，得到与电源电压同相位的正弦信号sin φs及反相位的余弦信号cosφs；基于单相电路瞬时功率的有功无功电流检测方法检测出的交流电流中有功在d轴的直流分量id和交流电流中的无功在q轴的直流分量iq，易于控制器的数字化实现,系统的动态响应速度更快,系统稳定时间更短,可以控制整流器电流的无功分量,易于实现任意功率因数控制。
29.针对单相系统坐标变换需要构造虚拟正交分量问题，构造虚拟正交分量的方法主要包括四分之一周期延时算法，陷波器滤波算法和二阶广义积分(sogi)算法等。
30.如图3所示，基于sogi算法的虚拟正交分量构造方法，基于sogi 算法的虚拟正交分量构造方法，sogi构造出的虚拟电流和电压都分别实现90
°
的正交，故具有谐波噪声滤除效果。
31.基于二阶广义积分(sogi)算法，采用dq电流解耦控制算法进行双环控制，
32.如图4所示，在构造出虚拟正交分量后，需要进行dq，实现有功和无功分量的解耦，分别对电流和电压进行dq变换。
33.电压外环控制直流侧输出电压，电压瞬时值与给定偏差通过电压 pi控制器作为电流d轴分量给定值。电流内环分为d轴电流环与q 轴电流环，电流偏差通过电流pi控制器分别产生dq轴控制变量v_cd 与v_cq，结合前馈电流信号id、iq与整流桥交流侧电压的dq轴分量vd与dq，最后通过dq反变换得到α轴分量v_on_alhhp调制产生开关管的pwm控制信号。
34.如图5所示，电压pi控制器的比例系数p＝10,积分系数i＝5，电流pi控制器的比例
系数p＝30,积分系数i＝50。在输出的参考信号上乘以1/400，得到-1到1的正弦信号。
35.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种宽范围可控电子阻抗，其特征在于，包括以下步骤，s1：通过单相脉宽调制(pwm)整流技术，对其进行ab坐标到dq坐标系转换；s2：针对单相系统坐标变换需要构造虚拟正交分量问题；s3：基于二阶广义积分(sogi)算法，采用dq电流解耦控制算法进行双环控制。2.根据权利要求1所述的一种宽范围可控电子阻抗，其特征在于，所述s1中的单相脉宽调制整流技术包括以下步骤，a1：通过单相锁相环pll，得到与电源电压同相位的正弦信号sinφs及反相位的余弦信号cosφs；a2：基于单相电路瞬时功率的有功无功电流检测方法检测出的交流电流中有功在d轴的直流分量id和交流电流中的无功在q轴的直流分量iq。3.根据权利要求1所述的一种宽范围可控电子阻抗，其特征在于，所述s2中的构造虚拟正交分量的方法为二阶广义积分(sogi)算法。4.根据权利要求1所述的一种宽范围可控电子阻抗，其特征在于，所述s3中的双环控制包括以下步骤，b1：在进行dq，实现有功和无功分量的解耦，分别对电流和电压进行dq变换；b2：电压外环控制直流侧输出电压，电压瞬时值与给定偏差通过电压pi控制器作为电流d轴分量给定值；b3：电流内环分为d轴电流环与q轴电流环，电流偏差通过电流pi控制器分别产生dq轴控制变量v_cd与v_cq，结合前馈电流信号id、iq与整流桥交流侧电压的dq轴分量vd与dq；b4：最后通过dq反变换得到α轴分量v_on_alhhp调制产生开关管的pwm控制信号。

技术总结
本发明公开了一种宽范围可控电子阻抗，属于电子阻抗技术领域，通过单相脉宽调制(PWM)整流技术，对其进行ab坐标到dq坐标系转换；针对单相系统坐标变换需要构造虚拟正交分量问题；S基于二阶广义积分(SOGI)算法，采用dq电流解耦控制算法进行双环控制该宽范围可控电子阻抗，能实现直流电压稳定、准确和快速可控，交流侧电流滞后或超前电压的电角度可控，从而实现宽范围可控电子阻抗使交流侧电流滞后电压90


技术研发人员：邵建龙 邵乐乐 金建辉 余世科 李恒 吕英英 邵馨叶 李大焱 何春 李彬华 刘恒
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/6/24