[发明专利]一种级联型升压斩波电路的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电机控制领域，涉及一种级联型的升压斩波电路的控制方法，本发明可应用于电机调速、可再生能源发电等领域。

背景技术

传统升压斩波电路广泛应用于电气传动领域，例如绕线式感应电动机的内反馈串级调速系统，永磁直流无刷电机调速系统等。尤其近年来随着风力发电技术的广泛关注和应用，升压斩波电路又有新的应用空间。如图1所示，是一种典型的三相永磁同步风力发电机接二极管整流桥后接升压斩波电路接电压型逆变器的拓扑结构，该拓扑采用二极管整流桥降低了系统成本，同时升压斩波电路的控制方式简单，而且直流母线电容的存在降低了电网波动对发电系统的影响，因此该结构近年来倍受青睐。但是该结构也存在一些不足，例如二极管整流会导致定子电流畸变，升压斩波电路的功率开关管通断的上下限，会限制其调速能力等问题。近年来，国内外科研人员提出了多种拓扑结构来解决这些问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种针对级联型升压斩波电路运行方式的控制方法，该种控制方法是一种简单可行、可靠性高的控制策略，可用于发电机转速调节。本发明采用如下的技术方案：

一种级联型升压斩波电路的控制方法，该种电路的结构为：包括n个升压斩波电路单元以及连接在升压斩波电路单元之间的级联用二极管和换流用功率开关管，其中，n≥2，每个升压斩波单元包括一个电感、一个升压用功率开关管和一个快恢复二极管，所述的电感串联在本升压斩波单元的输入端上，所述的快恢复二极管连接在升压用功率开关管正向导通输入端与本升压斩波单元的输出正极之间；设该n个升压斩波单元按i＝1，2......n顺序编号，第1单元的输出正极为整个升压斩波电路的输出正极，第n单元的输出负极为整个升压斩波电路的输出负极，两者分别与滤波储能电容的正极和负极相连，n个升压斩波单元的输出端采用串联方式，除第1单元的输出正极和第n单元的输出负极外，其余每个单元的输出端均通过一个换流用功率开关管串联连接，其连接方式为，第i单元的输出负极与换流用功率开关管正向导通输出端连接，第i+1单元的输出正极与换流用功率开关管正向导通输入端连接，依次连接到第n单元，并按i＝1，2，......，n-1顺序依次对该n-1个换流用功率开关管编号；第i单元的输入负极与第i+1单元的输入负极通过一个级联用二极管连接，该级联用二极管的阴极与第i单元负极连接，阳极与第i+1单元负极连接，依次连接到第n单元；第i单元的升压用功率开关管正向导通输入端与第i+1单元的升压用功率开关管正向导通输入端之间也通过一个级联用二极管连接，该级联用二极管阴极与第i单元升压用功率开关管正向导通输入端连接，阳极与第i+1单元的升压用功率开关管正向导通输入端连接，依次连接到第n单元。

对上述的电路采用如下的控制方法：给定每个升压斩波单元的升压用功率开关管相同的开关周期，相同相位载波，并根据要求和际情况给定其占空比的下限和上限，并采用如下的转速电流双闭环控制：根据采样得到的电机转速值和转速给定值通过转速外环PI调节得到一个电流给定值，将该值乘以1/n后，得到每组电流环PI控制的电流给定值；若每组换流用功率开关管均断开，则每组电流环PI控制的电流反馈信号选用每组升压斩波电路单元各自的输入电流值，否则，该电流反馈信号采用每个升压斩波电路单元输入电流平均值；其中，对于换流用功率开关管的控制采用如下的控制策略：

当每组升压斩波单元的占空比均同时达到上限时，判定最后一个编号换流用功率开关管是否导通，若未导通，则依次按照从第n-1个换流用功率开关管到第1个换流用功率开关管的顺序，根据转速环响应要求，逐步延迟导通；若在导通其中一个换流用功率开关管的延迟过程中，每个升压斩波单元的占空比不再同时达到上限时，则停止导通当前正在处理的换流用功率开关管，并保持其余换流用功率开关管的导通和断开状态不变；

当每组升压斩波单元的占空比均同时达到下限时，判定第一个编号换流用功率开关管是否断开，若未断开，则依次按照从第1个换流用功率开关管到第n-1个的换流用功率开关管顺序，根据转速环响应要求，逐步延迟断开换流用功率开关管；若在断开其中一个换流用功率开关管的延迟过程中，每个升压斩波单元的占空比不再同时达到下限时，则停止断开当前正在处理的换流用功率开关管，并保持其余换流用功率开关管的导通和断开状态不变；

当每个升压斩波单元的导通时间均在上限和下限之间时，保持全部换流用功率开关管的导通和断开状态不变。

本发明具有如下的有益效果：