[发明专利]一种带输入滤波器的buck电路的稳定化方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地，涉及一种带输入滤波器的buck电路的稳定化方法及装置。

背景技术

目前，传统的化石能源已经越来越来耗尽，在全世界范围内推广可再生能源是未来的发展趋势。微电网在提高可再生能源利用率，缓解能源需求与环境保护的矛盾，以及确保电源的安全可靠性方面起着重要作用。由于具有更高的效率、不含无功功率和频率等优点，DC微电网已经引起了越来越多的关注。此外，一些新兴的设备，如光伏电池和燃料电池等都属于直流发电机，它们一般通过电力电子转换器连接到总线，这会导致微电网系统中电力电子变换器特别是DC/DCbuck变换器的数量增加。对于负载为CPL的电路系统，恒定功率负载可能导致直流总线电压的不稳定，因此对于电力电子接口的拓扑和控制策略的设计，是确保系统正常和稳定操作必不可少的。

由于电力电子器件的开关频率太高，开关一开一关，导致流入电源的电流断断续续，干扰电源。为解决这个问题，在IGBT和电源之间增加输入滤波器是非常有必要的，特别是对于包括buck和buck-boost电路的系统，因为这些电路的输入电流是脉动的。然而，在引入输入滤波器之后，微电网系统成为高阶非线性系统，并且恒功率负载有负阻抗特性。除此之外，输入滤波器和buck电路包含的LC滤波器之间存在耦合，这一系列问题使得微电网系统的稳定性问题变得更加复杂。

目前，关于如何提高带恒功率负载的直流微电网系统的稳定性，有一系列稳定性分析方法和稳定化方法。对于系统的稳定性分析，分析方法大致可以分为两种，即线性化分析和非线性分析方法。对于线性化分析方法，它包括根轨迹分析方法，小信号分析方法和劳斯稳定判据。对于非线性分析方法，包括Popov准则和Lyapunov函数等。对于一个不稳定的系统，稳定化方法也可以分为线性方法和非线性方法以及改变拓扑等方法。简单易实现的线性的控制方法包括：PID控制和虚拟PLC等一系列可以增加系统阻尼的控制方法；另一方面，非线性技术对于这个问题也是有效的，比如反馈线性化和滑模控制等方法；由于阻尼可以减少振荡，因此有往微电网系统增加阻抗的稳定化方法；这些方法都能很好地解决恒功率负载带来的不稳定性影响，但是这些稳定性分析和稳定化方法都是应用于不带输入滤波器的buck电路，却没有一种很好的方法对带输入滤波器和恒功率负载的buck电路进行稳定化控制。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的带输入滤波器的buck电路的稳定化方法及装置。

根据本发明的一个方面，提供一种带输入滤波器的buck电路的稳定化方法，包括：

S1，获取buck电路的电路参数，根据所述电路参数获取所述buck电路的平衡点参数；

S2，基于稳定化控制策略、所述电路参数、所述平衡点参数及buck电路稳定性判据，获取所述buck电路稳定时的控制参数；

S3，根据所述控制参数调整所述buck电路的运行参数，以使所述buck电路稳定化运行。

进一步，所述S1进一步包括：

S1.1，对带恒功率负载和输入滤波器的buck电路进行建模，获得平衡点参数计算式；

S1.2，获取buck电路的电路参数，根据所述平衡点参数计算式计算所述平衡点参数。

进一步，所述S2进一步包括：

S2.1，基于线性化系统的动态方程和控制方程，根据劳斯赫尔维茨准则获得所述buck电路稳定性判据；

S2.2，基于所述buck电路稳定性判据，根据所述电路参数及所述平衡点参数获取满足稳定性条件的控制参数。

进一步，所述S2进一步包括：

在多个并联的buck电路中加入虚拟阻抗后，进行所述S2.1和S2.2的处理获得多个并联的buck电路的控制参数。

具体的，所述平衡点参数计算式为：

其中，分别表示平衡状态时[i_L1,u_C1,i_L2,u_C2]的值，i_L1为buck电路中L₁的电流，i_L2为buck电路中L₂的电流，u_C1为buck电路中C₁的电压，u_C2分别为buck电路中C₂的电压，P为buck电路的负载功率，E为buck电路的输入电压，d*为平衡点的占空比。

进一步，所述S2.1进一步包括：