[发明专利]用于功率转换的系统和方法

说明书

一种用于功率转换的系统(100)和方法(800)。系统(100)包括：整流器(110)；逆变器(120)；耦合在整流器(110)和逆变器(120)之间的DC链路电容器(C)；以及控制器(111)。控制器(111)被配置成获得在逆变器(120)的输出处的电流值(i_o)和跨DC链路电容器(C)的电压值(V_C)；基于所获得的电流值(i_o)和电压值(V_C)，确定逆变器(120)的输出电压(U_o)的平均分量和波动分量；以及基于输出电压(U_o)的平均分量和波动分量，确定用于控制整流器(110)的电流基准。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及电力领域，并且特别地涉及用于功率转换的系统和方法。

背景技术

对于功率转换系统，特别是电力驱动系统，减少DC链路电容器上的电压纹波非常重要。在电压纹波减小的情况下，可以大大减小电容器的尺寸和成本，并且可以大大延长电容器的寿命。但是，当前的解决方案不能非常有效地减小DC链路电压纹波。

当前，存在一种用于电力驱动系统的解决方案，该解决方案将输出功率考虑在内，以通过减少循环到DC链路电容器中的二次电流谐波来减小DC链路电容器的尺寸。例如，逆变器的输出功率以及跨DC链路电容器的电压被反馈到整流器的控制器，以减少跨DC链路电容器的纹波。

然而，需要用于减少功率转换系统中的DC链路纹波的更有效的解决方案。

发明内容

总体上，本公开的示例实施例提供了一种功率转换系统以及用于控制功率转换系统的方法和设备。

在第一方面，提供了一种系统。系统包括：整流器；逆变器；以及耦合在整流器和逆变器之间的DC链路电容器。控制器被配置成：获得在逆变器的输出处的电流值和跨DC链路电容器的电压值；基于获得的电流值和电压值，确定逆变器的输出功率的平均分量和波动分量；以及基于输出功率的平均分量和波动分量，确定用于控制整流器的电流基准。

根据本公开的实施例，如果应用相同的DC链路电容器，则DC链路电压波纹将减小，并且如果DC链路电压波纹被设计成处于相同的电压水平，则DC链路电容将减少。DC链路电压纹波减小将有助于减少电容器的温度上升并且有助于延长电容器的寿命。DC链路电容减小也可以有助于减小系统的尺寸、重量和/或成本。

在一些实施例中，控制器包括解耦器，解耦器被配置成将输出功率的平均分量与输出功率的波动分量解耦。以该方式，平均分量和波动分量可以彼此分离。

在一些实施例中，解耦器包括：移动平均滤波器(MAF)，被配置成基于输出功率，将输出功率的平均分量输出；以及加法器，耦合到MAF并且被配置成通过从输出功率减去平均分量来输出波动分量。通过应用MAF，可以基于输出功率的移动平均来有效地确定输出功率的平均分量。

在一些实施例中，控制器包括：第一控制器单元，被配置成从输出功率的平均分量确定第一电流；以及第二控制器单元，被配置成从输出功率的波动分量来确定第二电流。通过基于输出功率的平均分量和波动分量进行独立控制，将大大提高设计的灵活性。

在一些实施例中，控制器包括加法器，加法器被配置成将第一电流和第二电流相加以获得组合电流。控制器还被配置成基于组合电流确定电流基准。通过将两个电流组合，在控制系统中将考虑两个独立控制的分量以改进其性能。

在一些实施例中，第一控制器单元和第二控制器单元中的至少一个是比例控制器。通过应用比例控制器，将大大简化系统的设计，因为比例增益可以以解析表示来确定。

在一些实施例中，整流器是三相整流器，并且逆变器是单相逆变器。三相整流器和单相逆变器之间的不匹配将实质上需要该控制解决方案并且改进控制解决方案的性能。