[发明专利]一种三相双有源桥直流变换器控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种三相双有源桥直流变换器控制系统，其特征在于，包括前级三相H桥式逆变器(1)、后级三相H桥式整流器(2)、三个单相高频变压器T，三个移相电感L，所述的三个单相高频变压器T的绕组按照Y-Y形的连接方式，连接前级三相H桥式逆变器(1)与后级三相H桥式整流器(2)，所述的三个移相电感L分别串联在前级三相H桥式逆变器(1)与单相高频变压器T之间；所述的三相双有源桥直流变换器控制系统还包括功率开关管驱动系统以及负载前馈补偿系统；

所述的功率开关管驱动系统包括第一减法器(4)、PI调节器(6)、第一加法器(7)、移相调制器(8)、驱动信号产生器；所述的负载前馈补偿系统包括负载前馈补偿器(5)；所述的第一减法器(4)将采集到的系统输出直流电压V₂与给定输出电压参考值V_ref作差得到输出电压误差信号Δv，将输出电压误差信号Δv输入到PI调节器得到需要调整的移相角δ_c；负载前馈补偿器(5)对采集到的系统输入直流电压V₁以及采集到的系统输出负载电流I_load进行计算得到前馈补偿的移相角指令值δ_FF；所述的第一加法器(7)将输入的前馈补偿的移相角指令值δ_FF与需要调整的移相角δ_c相加得到有效移相角δ，即δ＝δ_c+δ_FF；将有效移相角δ送入移相调制器得到功率开关管驱动信号，从而实现三相双有源桥直流变换器控制系统负载的快速、精确响应；

所述的负载前馈补偿器(5)对采集到的系统输入直流电压V₁以及采集到的系统输出负载电流I_load进行计算得到前馈补偿的移相角指令值δ_FF的方法如下：

当前馈补偿的移相角指令值δ_FF在变化时，随着前馈补偿的移相角指令值δ_FF的增大，传输功率P_o增大；

当前馈补偿的移相角指令值δ_FF在变化时，随着前馈补偿的移相角指令值δ_FF的增大，传输功率P_o先增大后减小，且传输功率P_o在前馈补偿的移相角指令值δ_FF为时达到最大值；

则P_o的计算公式为：

P_o与I_load关系为：

P_o＝V₂I_load 公式(2)

由公式(1)和公式(2)得到I_load与δ_FF的关系如下：

其中，P_o为传输功率，V₁为输入直流电压，V₂为输出直流电压，N为高变压器的匝比，ω为功率器件开关频率，L为移相电感，I_load为输出负载电流，δ_FF为前馈补偿的移相角指令值；

所述的负载前馈补偿系统还包括第二减法器(9)、死区补偿器(10)；所述的死区补偿器(10)产生死区补偿的移相角指令值δ_db；所述的第二减法器(9)将前馈补偿的移相角指令值δ_FF与死区补偿的移相角指令值δ_db作差得到δ_FF-δ_db，将δ_FF-δ_db送入第一加法器(7)与需要调整的移相角δ_c相加得到有效移相角δ，即δ＝δ_c+δ_FF-δ_db；

所述的死区补偿器(10)产生死区补偿的移相角指令值δ_db，是通过分析死区时间因素的三相双有源桥直流变换器的工作模态，得到的死区补偿的移相角指令值δ_db的计算公式：

其中，δ_s为相电流在开关管从进入死区开始至相电流等于零经过的时间所对应的角度；δ_DT为开关管的死区时间所对应的角度。

2.一种三相双有源桥直流变换器控制方法，应用于权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述的控制方法包括以下步骤：

S21：计算需要调整的移相角，具体为：

第一减法器(4)将采集到的系统输出直流电压V₂与给定输出电压参考值V_ref作差得到输出电压误差信号Δv，将输出电压误差信号Δv输入到PI调节器得到需要调整的移相角δ_c；

S22：前馈补偿，具体为：

负载前馈补偿器(5)对采集到的系统输入直流电压V₁以及采集到的系统输出负载电流I_load进行计算得到前馈补偿的移相角指令值δ_FF；

S23：死区补偿，具体为：

死区补偿器(10)产生死区补偿的移相角指令值δ_db；第二减法器(9)将前馈补偿的移相角指令值δ_FF与死区补偿的移相角指令值δ_db作差得到δ_FF-δ_db；

S24：移相调制，具体为：

将δ_FF-δ_db送入第一加法器(7)与需要调整的移相角δ_c相加得到有效移相角δ，即δ＝δ_c+δ_FF-δ_db；将有效移相角δ送入移相调制器得到功率开关管驱动信号，从而实现三相双有源桥直流变换器控制系统负载的快速、精确响应。