一种单相二极管整流级联PFC变流器线性化的控制方法

本发明涉及电力电子，特别涉及车载pfc控制，具体而言，涉及一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法。

背景技术：

1、为了加快传统化石能源向新能源改革的进程，以电能为动力的新能源汽车得到了广泛的发展，电动汽车的大规模接入无序充电对于中低压配电网将是一个巨大的挑战。大量充电设备接入电网，对于电网来说属于非线性负载，接入电网会产生大量谐波电流，而谐波电流注入电网会使电网受到“污染”，导致电能质量下降，网侧电流波形发生严重畸变，功率因数严重恶化，进而形成一个恶性循环，也将对电动汽车充电安全造成严重影响。为提高电动汽车接入电网的功率因数，功率因数校正技术作为解决方案被提出。

2、当电动汽车接入电网充电时，车载充电机作为固定安装在汽车为动力电池补充电能的装置，而boost-pfc变流器作为车载变流器的前级结构，需通过功率因数控制，维持单相二极管不控整流电路的单位功率因数运行。广泛应用于各类新能源汽车、各类接入电网的电力电子装置中。车载boost-pfc变流器一般采用ccm控制，boost电路本身是非线性电路结构，而在控制环节引入的乘法器非线性控制环节将加剧控制的非线性化，不利于对变流器的优化控制，且由于在传统控制策略中，系统的工作点在工作频率上发生周期性变化，使得比例积分控制器几乎不可能对交流参考电流进行无静态误差的准确跟踪控制，将会对输入电流的波形质量产生不利影响，使电流波峰位置出现显著的谐波，进而对电网电压引入谐波干扰。由于传统控制方法在交流侧电压过零点控制带宽较小，因此将不可避免地存在控制效果不佳、功率因数波动、输入侧交流电流纹波增大的问题。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种改善车载变流器交流侧输入电流功率因数的控制策略，通过提出一种线性化控制方法，结合双闭环控制策略与虚拟坐标变换，可实现对系统的优化控制，实现对boost-pfc非线性系统的线性化控制，有效增强了系统的稳定性，使变流器达到了更加优异的性能指标。

2、为了实现上述技术目的，本申请提供了一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法，boost-pfc变流器主电路由直流侧储能电容c、绝缘栅双极型晶体管开关管、直流侧滤波电感l组成；

3、包括以下步骤：

4、基于虚拟坐标变换和双闭环控制策略，对boost-pfc变流器进行线性化等效控制。

5、优选地，在进行虚拟坐标变换的过程中，将boost-pfc变流器设置在电动汽车中，在电动汽车进行充电时，采集电感电流il和交流侧电压ua，通过线性化等效模块和锁相环pll模块，对交流侧电压ua进行处理后进行虚拟坐标变换。

6、优选地，在进行虚拟坐标变换的过程中，通过坐标变换的方法构建系统在虚拟dq坐标系下的等效dc/ac控制模型，在进行坐标变换时，通过将原系统变量延时90°的方法得到正交虚拟电路。

7、优选地，在构建等效dc/ac控制模型的过程中，根据经过虚拟坐标变换后的直流工作点与原系统变量之间的转换关系，建立虚拟直流工作点下的系统稳态方程，获取正交虚拟电路的状态平均方程式；

8、基于状态平均方程式在dq两相旋转坐标系的转换矩阵，对电流内环采用pi控制器并进行dq轴解耦，构建等效dc/ac控制模型。

9、优选地，在进行双闭环控制策略的过程中，根据虚拟坐标变换的结果，依据双闭环控制策略进行控制，将交流变化的参考调制信号转换成直流参考信号，获取用于电动汽车充电的新的内环电流给定量，实现对boost-pfc变流器的线性化等效控制。

10、优选地，在对boost-pfc变流器进行线性化等效控制的过程中，线性化等效控制的过程包括：输出直流电压阶跃、输入电压阶跃、负载动态变化、输出直流电压阶跃、输入电压阶跃以及当输出直流电压为100v时，交流侧存在线路阻抗。

11、本发明公开了用于boost-pfc变流器的线性化等效控制系统，用于实现对boost-pfc变流器的线性化等效控制方法，其中，boost-pfc变流器主电路由直流侧储能电容c、绝缘栅双极型晶体管开关管、直流侧滤波电感l组成，包括：

12、等效控制模块，用于基于虚拟坐标变换和双闭环控制策略，对boost-pfc变流器进行线性化等效控制。

13、优选地，等效控制模块，响应于将boost-pfc变流器设置在电动汽车中并在电动汽车进行充电时，用于采集电感电流il和交流侧电压ua，通过线性化等效模块和锁相环pll模块，对交流侧电压ua进行处理后进行虚拟坐标变换，其中，通过坐标变换的方法构建系统在虚拟dq坐标系下的等效dc/ac控制模型，在进行坐标变换时，通过将原系统变量延时90°的方法得到正交虚拟电路。

14、优选地，等效控制模块，用于根据经过虚拟坐标变换后的直流工作点与原系统变量之间的转换关系，建立虚拟直流工作点下的系统稳态方程，根据获取的正交虚拟电路的状态平均方程式在dq两相旋转坐标系的转换矩阵，对电流内环采用pi控制器并进行dq轴解耦，构建等效dc/ac控制模型。

15、优选地，等效控制模块，用于根据虚拟坐标变换的结果，依据双闭环控制策略进行控制，将交流变化的参考调制信号转换成直流参考信号，获取用于电动汽车充电的新的内环电流给定量，实现对boost-pfc变流器的线性化等效控制，其中，线性化等效控制的过程包括：输出直流电压阶跃、输入电压阶跃、负载动态变化、输出直流电压阶跃、输入电压阶跃以及当输出直流电压为100v时，交流侧存在线路阻抗。

16、本发明公开了以下技术效果：

17、本发明实现对boost-pfc变流器的线性化等效控制，可进一步提高控制系统的功率因数校正能力，使跟踪控制更加平稳。

技术特征：

1.一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法，其特征在于，boost-pfc变流器主电路由直流侧储能电容c、绝缘栅双极型晶体管开关管、直流侧滤波电感l组成；

2.根据权利要求1所述一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法，其特征在于：

7.根据权利要求6所述一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法，用于实现线性化等效控制方法的线性化等效控制系统，包括：

8.根据权利要求7所述一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法，其特征在于：

9.根据权利要求8所述一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法，其特征在于：

10.根据权利要求9所述一种单相二极管整流级联pfc变流器线性化的控制方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种单相二极管整流级联PFC变流器线性化的控制方法，属于车载PFC控制技术领域，Boost‑PFC变流器主电路由直流侧储能电容C、绝缘栅双极型晶体管开关管、直流侧滤波电感L组成；包括以下步骤：基于虚拟坐标变换和双闭环控制策略，对Boost‑PFC变流器进行线性化等效控制；本发明实现对Boost‑PFC变流器的线性化等效控制，可进一步提高控制系统的功率因数校正能力，使跟踪控制更加平稳。

技术研发人员：田艳军,王思元,杨迪,刘万博,徐小奇
受保护的技术使用者：华北电力大学（保定）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25