[发明专利]一种级联型升压斩波电路的控制方法

摘要

本发明属于电机控制领域，涉及一种级联型升压斩波电路的控制方法，该方法所涉及的级联型升压斩波电路由普通升压斩波电路、以及连接在升压斩波电路单元之间的级联用二极管和换流用功率开关管组成；本发明针对采用级联型升压斩波电路为调速环节的永磁风力发电系统，提出一种控制方法，该方法采用转速电流双闭环结构，通过对输出占空比的判断给定换流信号，实现级联升压斩波电路运行状态的改变，从而扩展调速范围。本发明采用传统的转速电流双闭环形式，不增加复杂的控制算法，仅采用PI控制算法，便于处理器运行，具有方法简单，可靠性高的特点。

主权项

一种级联型升压斩波电路的控制方法，该种电路的结构为：包括n个升压斩波电路单元以及连接在升压斩波电路单元之间的级联用二极管和换流用功率开关管，其中，n≥2，每个升压斩波单元包括一个电感、一个升压用功率开关管和一个快恢复二极管，所述的电感串联在本升压斩波单元的输入端上，所述的快恢复二极管连接在升压用功率开关管正向导通输入端与本升压斩波单元的输出正极之间；设该n个升压斩波单元按i＝1，2......n顺序编号，第1单元的输出正极为整个升压斩波电路的输出正极，第n单元的输出负极为整个升压斩波电路的输出负极，两者分别与滤波储能电容的正极和负极相连，n个升压斩波单元的输出端采用串联方式，除第1单元的输出正极和第n单元的输出负极外，其余每个单元的输出端均通过一个换流用功率开关管串联连接，其连接方式为，第i单元的输出负极与换流用功率开关管正向导通输出端连接，第i+1单元的输出正极与换流用功率开关管正向导通输入端连接，依次连接到第n单元，并按i＝1，2，......，n-1顺序依次对该n-1个换流用功率开关管编号；第i单元的输入负极与第i+1单元的输入负极通过一个级联用二极管连接，该级联用二极管的阴极与第i单元负极连接，阳极与第i+1单元负极连接，依次连接到第n单元；第i单元的升压用功率开关管正向导通输入端与第i+1单元的升压用功率开关管正向导通输入端之间也通过一个级联用二极管连接，该级联用二极管阴极与第i单元升压用功率开关管正向导通输入端连接，阳极与第i+1单元的升压用功率开关管正向导通输入端连接，依次连接到第n单元。对上述的电路采用如下的控制方法：给定每个升压斩波单元的升压用功率开关管相同的开关周期，载波相位相同，并根据要求和实际情况给定其占空比的下限和上限，并采用如下的转速电流双闭环控制：根据采样得到的电机转速值和转速给定值通过转速外环PI调节得到一个电流给定值，将该值乘以1/n后，得到每组电流环PI控制的电流给定值；若每组换流用功率开关管均断开，则每组电流环PI控制的电流反馈信号选用每组升压斩波电路单元各自的输入电流值，否则，该电流反馈信号采用每个升压斩波电路单元输入电流平均值；其中，对于换流用功率开关管的控制采用如下的控制策略：当给定每组升压斩波单元升压用功率开关管的占空比均同时达到上限时，判定最后一个编号换流用功率开关管是否导通，若未导通，则依次按照从第n-1个换流用功率开关管到第1个换流用功率开关管的顺序，根据转速环响应要求，逐步延迟导通换流用功率开关管；若在导通其中一个换流用功率开关管的延迟过程中，给定每组升压斩波单元升压用功率开关管的占空比不再同时达到上限时，则停止导通当前正在处理的换流用功率开关管，并保持其余换流用功率开关管的通断状态不变；当给定每组升压斩波单元升压用功率开关管的占空比均同时达到下限时，判定第一个编号换流用功率开关管是否断开，若未断开，则依次按照从第1个换流用功率开关管到第n-1个的换流用功率开关管顺序，根据转速环响应要求，逐步延迟断开换流用功率开关管；若在断开其中一个换流用功率开关管的延迟过程中，给定每组升压斩波单元升压用功率开关管的占空比不再同时达到下限时，则停止断开当前正在处理的换流用功率开关管，并保持其余换流用功率开关管的通断状态不变；当给定每组升压斩波单元升压用功率开关管的占空比均在上限和下限之间时，保持全部换流用功率开关管的通断状态不变。