[发明专利]基于复合控制的充电机输出电压谐波抑制方法及系统

说明书

本申请公开了一种基于复合控制的充电机输出电压谐波抑制方法及系统，所述方法包括以下步骤：判断充电机预充电后是否满足软起要求，若是则进入软起；所述充电机软起结束后，判断是否满足运行要求，若是则判断所述充电机的运行状态；根据所述运行状态运行P I控制；判断复合控制标志位是否为1，若是则切换复合控制器进行复合控制，若否则继续运行所述P I控制。通过本申请，基于准比例谐振与重复控制抑制充电机输出电压、电流低频纹波，实现对输出电压、电流的控制和周期性电压、电流纹波的抑制。

技术领域

本发明涉及充电机控制技术领域。更具体的说，本发明涉及一种基于复合控制的充电机输出电压谐波抑制方法及系统。

背景技术

充电机常用于高铁、动车及用到蓄电池供电的相关设施，是重要的供电设备，充电机通常包括输入电路、全桥逆变电路、输出电路及控制电路等充电电路。列车充电机用于为整车直流负载供电，并为蓄电池充电。充电机根据列车工况的不同主要有恒压、充电限流和总电流限流三种工作模式。

如今，现有的移相全桥充电机系统中移相全桥变换器的前端无滤波电抗器，无直流母线支撑电容，导致移相全桥变换器的直流输入电压中存在以频率300Hz为主的纹波分量，因此在充电机在运行时，电路中各位置低频波动较大。充电机三种工作模式通常采用传统PI控制策略，但是因为PI控制器的频域模型只包括常数模型和阶跃信号模型，所以抑制纹波的效果有限，且无法做到无静差跟踪低频频信号，使得充电机输出电压、输出总电流、蓄电池充电电流中纹波占比高，均存大量低频纹波，易引起蓄电池发热等问题，在影响充电的质量的同时也会影响充电机内部磁性元件的寿命。因此对充电过程中产生的低频纹波进行抑制具有重要意义。

传统的消除低频方法是在直流母线两端并联一个容量较大的电解电容，但所需电容容量十分巨大，且需要配套预充电电路与输入电抗器等电气元件，使得系统体积变大，成本上升，充电机功率密度下降，尚未有一种稳定的控制方法能够抑制充电机输出电压、电流中的低频纹波。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于复合控制的充电机输出电压谐波抑制方法，所述方法包括以下步骤：

软起判断步骤：判断充电机预充电后是否满足软起要求，若是则进入软起；

运行要求判断步骤：所述充电机软起结束后，判断是否满足运行要求，若是则判断所述充电机的运行状态；

PI控制运行步骤：根据所述运行状态运行PI控制；

复合控制步骤：判断复合控制标志位是否为1，若是则切换复合控制器进行复合控制，若否则继续运行所述PI控制。

作为本发明的进一步改进，所述运行状态包括恒压运行模式、总电流限流运行模式、充电限流运行模式，所述充电机可根据模式切换条件平滑切换至不同所述运行状态。

作为本发明的进一步改进，所述复合控制步骤具体包括以下步骤：

准比例谐振控制器构建步骤：构建准比例谐振控制器；

重复控制器构建步骤：构建重复控制器；

复合控制器组成步骤：将PI控制器、所述准比例谐振控制器、所述重复控制器并联组成所述复合控制器。

作为本发明的进一步改进，通过所述准比例谐振控制器提取误差信号中的交流量信号，将提取出的所述交流量信号输入所述重复控制器进行补偿。

作为本发明的进一步改进，所述重复控制器的占空比的调节范围为所述PI控制器输出的3％。

作为本发明的进一步改进，所述复合控制步骤中还包括设置复合控制时间变量，根据所述复合控制时间变量对所述复合控制标志位进行赋值，实现在所述PI控制和所述复合控制间的平滑切换。