ＰＷＭ整流器直流侧电容电压均压的模糊控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及ＰＷＭ整流器直流侧电容电压均压的模糊控制系统及方法。本发明专利技术是整流器输入电压和输入电流信号输送至输入调理电路，再至数字控制芯片中的ＡＤ采样口，整流器输出电压信号输送至输出调理电路，再连接至数字控制芯片中的ＡＤ采样口，再将上述信号输送至双环控制器、模糊控制器，再由数字控制芯片的ＥＰＷＭ口输出至驱动电路，再连接至整流器。本发明专利技术克服了开环被动控制、滞环型控制、有源控制和中点电位控制因子（ρ）法各自的缺陷。本发明专利技术通过直流侧两电容均压的程度自动调节控制因子的大小，实现正、负小矢量作用时间自适应智能选择，使直流侧两电容电压一致，保证系统动、静态性能，确保三电平二极管箝位型ＰＷＭ整流器实现网侧的高功率因数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种整流器，属于电力电子与电工
，特别涉及一种P丽整流器直流侧电容电压均压的模糊控制系统及方法。
技术介绍
在本专利技术之前，现有的直流侧电容均压控制的方法主要有以下几种。 —是开环被动控制，即在每一个新开关周期，正、负小矢量进行转换。这种方法只 有在平衡负载和对称P丽调制情况下才能够控制中点电位平衡，其动态调整特性不好，导 致控制精度无法满足要求； 二是滞环型控制，这是目前应用最多的一种闭环控制方法，即在检测每相电流方 向基础之上，通过选择正、负小矢量使中点电位朝不平衡方向的相反方向变化，但这种方法 的缺点就是电流中有1/2开关频率的纹波难以消除，影响控制效果； 三是有源控制，这种方法是通过控制电流的调制因子，需要检测中点电位不平衡的大小和相电流的幅度，好处就是没有1/2开关频率的纹波。但是，由于增加了其他的开关状态，从而增加了开关损耗，同时这种方法一般没有滞环控制那么可靠。 四是中点电位控制因子(P )法，SVP丽中首发小矢量均为正小矢量或负小矢量，通过检测该矢量作用时连接到中点的某相电流方向，可知该小矢量对直流侧上、下两电容上电压^和、的影响方向，并根据^和、的不平衡方向，通过调整中点电位控制因子P来调整正负小矢量相对作用时间，从而达到平衡中点电压的目的，因而应用比较广泛，但在这种方法中，由于控制因子P取的是固定值，当电容电压接近均值的情况下，固定的控制因子会使得电容电压出现相反的不均，即导致两电容电压交起彼伏的不均，反而降低了系统的起动和稳态性能、网侧谐波较大、功率因数不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服上述缺陷，研制一种P丽整流器直流侧电容电压均压的模糊控制系统及方法。 本专利技术的技术方案是 P丽整流器直流侧电容电压均压的模糊控制系统，其主要技术特征在于整流器的 输入电压和输入电流信号输送至输入调理电路，输入调理电路连接至数字控制芯片中的AD 采样口，整流器的输出电压信号输送至输出调理电路，再连接至数字控制芯片中的AD采样 口，再将上述信号输送至双环控制器、模糊控制器，得到的脉冲驱动信号由数字控制芯片中 的EP丽口输出至驱动电路，驱动电路连接整流器。 本专利技术的另一技术方案是 P丽整流器直流侧电容电压均压的模糊控制方法，其主要技术步骤在于 (1)电压、电流霍尔检测直流侧两电容的输出电压和输入电流信号，输送至调理电路整形后，再输送至数字控制芯片中的相应AD采样口 ； (2)变压器采样交流输入侧相电压信号输送至调理输出电路整形后，再输送至数 字控制芯片中的相应AD采样口 ； (3)将步骤(1) 、 (2)的信号输送至双环控制器、模糊控制器； (4)模糊控制器将其初始化、模糊控制判断、模糊控制子程序； (5)数字控制芯片中的EP丽口将得到的脉冲驱动信号经驱动电路至整流器。 本专利技术的优点和效果在于通过直流侧两电容均压的程度自动调节控制因子的大小，从而实现正、负小矢量作用时间的自适应智能选择，实现了直流侧两电容电压的一致，保证了系统的静、动态性能。基于模糊控制的中点平衡控制方法能确保三电平二极管箝位型P丽整流器实现网侧的高功率因数。 本专利技术的效果还在于将检测直流侧两电容的电压送到DSP(数字信号处理器)的 模数转换口，由DSP的程序加以判断，计算两电容电压的偏差电压和偏差变化率，将之模糊 化，根据模糊控制规则和模糊推理得到控制因子P的模糊量，对控制因子P去模糊化得到 控制因子P的精确量，将控制因子P与正负小矢量相结合，从而调节正负小矢量的作用时 长。 本专利技术的效果就在于通过智能选择控制因子P ，从而调节正负小矢量的作用时 长，以达到变换器直流侧两电容的均压效果，保证了系统的静、动态性能。基于模糊控制的 中点平衡控制方法能确保三电平二极管箝位型P丽整流器实现网侧的高功率因数。 本专利技术与现有中点平衡控制方法相比，能够无超调的实现两电容电压的平衡，在 动态和稳态都能实现直流侧两电容的电压平衡，从而减小了网侧电流的畸变，确保了网侧 的高功率因数；模糊控制器就在DSP中实现，没有额外的硬件开销，而且语句也少，对DSP的 运行效率没有影响。另外开关管的选择余量可以减小，降低了成本，提高了可靠性。 本专利技术的其他优点和效果将在下面继续说明。附图说明图1——-本专利技术的应用电路系统组成示意图。图2——-本专利技术硬件电路构成示意图。图3——-本专利技术实现三相三电平P丽整流控制示意图。图4——-本专利技术实现直流侧电容均压模糊控制器程序框图。图5——-本专利技术中两电容均压实验波形示意图。图6——-本专利技术中输入电压、电流和桥臂中点实验波形图。图2中的符号名称输入电感量 Rs 电感电阻us。网侧输入电压ia，ib，i。 网侧输入电流直流侧电容电sal sa4 开关管压Cdi， Cd2直流侧电容sbl sb4 开关管EP丽1 'EP丽12 P丽信号 Sel Se4 开关管ADCINA0 AD采样信号 ADCINB0/ADCINB1 AD采样 ADCINA3图3.中的符号名称e 直流侧电压偏差 P 控制因子 Ae 直流侧电压偏差变化率 iq，id直轴电流分量 i/ d轴电流给定SVP丽 空间矢量调制 k 第k次采样图4中，k"k2是量化因子；k3是输出量的比例因子；A p是控制因子的增量，其它PLL 锁相环Vd。* 直流电压给定9 电压空间矢量角度q* q轴电流给定u/，Uq* d，q轴桥臂电压调制信号Sa Sc 驱动信号符号与图3中同'具体实施例方式本专利技术是针对控制因子P取的是固定值这一缺限，提出了一种模糊控制方法。 如图1、图2所示 本专利技术由如下部件构成 整流器1 (三相P丽整流器)、驱动电路2、输入调理电路3、输出调理电路4、模糊 控制器5 (控制因子模糊控制器)、双环控制器6 (基于电网电压定向的双环控制器)和数字 控制芯片7(TMS320F2808)构成；其中，模糊控制器5和双环控制器6部分是由数字控制芯 片7中TI公司的DSP TMS320F2808编程软件实现，TMS320F2808提供了完成系统控制所需 的AD采样及P丽口输出功能。如图1和图2中信号箭头所示，由整流器1中采样得到输入 电压和输入电流信号经输入调理电路3整形，输出电压信号经输出调理电路4整形后送往 数字控制芯片中DSPTMS320F2808的AD采样口 ，采样的值在DSP中由软件分时送往双环控 制器6、模糊控制器5，双环控制器6处理采样得到的电压、电流信号，实现输出直流电压的 恒定和网侧输入电流跟踪输入电压相位，即实现网侧的高功率因数；模糊控制器5根据直 流侧两电容电压采样信号，产生直流侧两电容电压平衡所需的控制因子值。为了实现以上 控制目标，由空间矢量脉宽调制方式(SVP丽)产生整流器1所需的脉冲控制信号，综合后得 到脉冲控制驱动信号由控制芯片7DSP TMS320F2808的EP丽口输出并送到驱动电路2，驱动 电路2再将开关管信号分配给整流器1中的开关管T。这样就可以在实现网侧的高功率因 数的同时，确保直流侧的两电容电压平衡。 控制因子模糊控制器5和基于电网电压定向的双环控制6都是在数字控制芯片7部分由软件来实现的，即数字化实施。 由图1、图2、图3可知 本专利技术是通过电压霍尔元件(本文档来自技高网...

【技术保护点】
ＰＷＭ整流器直流侧电容电压均压的模糊控制系统，其特征在于整流器的输入电压和输入电流信号输送至输入调理电路，输入调理电路连接至数字控制芯片中的ＡＤ采样口，整流器的输出电压信号输送至输出调理电路，再连接至数字控制芯片中的ＡＤ采样口，再将上述信号输送至双环控制器、模糊控制器，得到的脉冲驱动信号由数字控制芯片中的ＥＰＷＭ口输出至驱动电路，驱动电路连接整流器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方宇，邢岩，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]