[发明专利]一种充电桩内部整流器的控制方法

说明书

本发明提供了一种直流充电桩内部整流器的控制方法。包括改进功率外环控制方法和两相坐标下的电流内环控制方法，而且在电流内环中采用了重复控制和比例谐振控制的复合控制策略。该方法将检测的三相电压变换为两相静止坐标系下的电压，通过给定整流器的输出电压进而计算出有功功率的给定值。输入侧电压与输出侧的功率值经过改进功率控制，输出内环电流给定值，然后对其进行重复控制与比例谐振控制，最后由脉宽调制环节向整流器中的功率器件输送驱动信号，完成充电桩内部整流器的控制。该控制方法无需锁相环和前馈解耦控制，简化了控制算法。降低了输入侧电流畸变，且输出侧电压值快速跟踪给定值，满足电动汽车对充电桩输出直流电能的质量要求。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及充电桩内部整流器的控制方法。

背景技术

充电桩内部的整流器为了满足电动汽车动力电池的充电性能要求，其要具有良好的稳态性能和快速的动态跟随特性。除此之外，输入侧的电流谐波畸变率也要在国网要求的范围内。而三相电压型PWM整流器以其交流侧电流优良的正弦化，直流侧输出稳定、可调的电压，可工作于单位功率因数的优点而广泛的应用于充电桩内部整流器领域。

三相电压型PWM整流器的控制方法决定着整流器系统的性能，其中电压外环、电流内环的控制方案结构简单，但是存在交流侧电感饱和时会对控制系统造成较大的影响，而且电压外环的非线性也限制了控制系统性能的提升。直接功率控制因动态响应性能好且高效而受到国内外学者深入研究。传统的直接功率控制通过采用功率滞环选择开关表中的电压矢量，即一个开关表要同时控制有功功率和无功功率，将导致开关频率不固定以及暂态过程中输出侧直流电压发生较大的波动，而且负载电流扰动时会出现一定的直流压降。

发明内容

针对上述PWM整流器控制方法的不足，本发明提出在三相电压型PWM整流器的控制系统中引入了对电流直接控制以代替滞环控制。而且在两相静止坐标系下提出了一种改进的功率控制算法，省去了网侧的锁相环以及内环电流控制中的解耦环节，简化了控制系统。还在控制系统中加入了重复控制，降低了网侧电流的谐波畸变，改善整流器的电能质量和控制系统的稳态性能。

为实现上诉目的，本发明的技术方案：一种充电桩内部整流器的控制方法，包括以下步骤。

1、构建充电桩内部整流器的拓扑结构：三相电压型PWM整流器。

2、整流器功率外环控制的步骤：

1）检测整流器输入侧的三相交流电压，并通过CLARK变换为两相静止坐标下的电压值；

2）输出侧有功功率的给定值是由功率外环对输出电压的控制得到，首先对输出侧的实际电压值与给定电压的差值进行比例积分控制，再与输出电压相乘计算出有功功率；

3）按复功率的定义，整流器相在两相静止标系下电网侧的有功功率和无功功率分别可以用两相静止坐标系下的电压、电流进行表达。其中整流器的输入侧电压已检测出，且变换为两相静止坐标系下的电压。瞬时有功功率参考值由输出电压外环给定。为使整流器工作于单位功率因数，则无功功率的给定值为零。于是可以计算出内环电流值的给定值。

3、整流器电流内环控制的步骤：

1）检测整流器输入侧的三相交流电流通过CLARK变换为两相静止坐标下的电流值，作为整流器的输入侧的实际电流值；

2）将整流器功率外环计算出的两相静止坐标系下的参考电流值，将其与输入侧的实际电流值相减，并进行重复控制与比例谐振控制；

3）为了提高系统的抗干扰性，又加入了网侧电压的前馈控制，进而产生控制系统的电压矢量，经过空间电压矢量调制（SVPWM）输出整流器的开关器件的驱动信号。

本发明具有以下的有益效果：