一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统
专利汇可以提供一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于单相 电流 源型PWM 整流器 和dq解耦的电 力 弹簧 系统及其控制方法。本发明所提系统由于采用了单相电流源型PWM整流器，有效解决了单相电流源型电力弹簧直流侧电流的实现问题，保证了其 能量 的双向流动。另外，本发明首次在电流源型电力弹簧中采用基于单相dq解耦控制的控制策略，通过dq变换将正弦电流转 化成 直流量加以控制，实现 跟踪 给定值的功能。基于上述系统及其控制策略，当输入功率产生 波动 时，单相电流源型电力弹簧一方面能够保证关键负载的 电能 质量 并使关键负载 电压 幅值能够精确跟踪给定值，另一方面也能使关键负载功率的波动转移给非关键负载，从而实现电力弹簧四两拨千斤的功能。，下面是一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统专利的具体信息内容。
1.一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统，其特征在于，该电力弹簧系统包括单相电流源型PWM整流器和单相电流源型电力弹簧，整个拓扑是一个背靠背式的结构，由单相电流源型PWM整流器提供单相电流源型电力弹簧的直流侧电流；
所述单相电流源型PWM整流器的输入侧为交流电网vac，其拓扑结构包括整流桥滤波电感L、整流桥滤波电容C、电流源全桥整流器，所述交流电网vac通过等效电阻R以及整流桥滤波电感L、整流桥滤波电容C接电流源全桥整流器，所述单相电流源型PWM整流器的输出端接直流侧滤波电感Ld，所述直流侧滤波电感Ld后接单相电流源型电力弹簧；
所述单相电流源型电力弹簧的拓扑结构包括电流源全桥逆变器、逆变桥输出侧滤波电感Lr、逆变桥输出侧滤波电容Cf、关键负载Z2、非关键负载Z3以及输电线等效电感L1、输电线等效电阻R1、并网点电压vG；其中，所述逆变桥输出侧滤波电容Cf的一端与逆变桥输出侧滤波电感Lr的一端以及关键负载Z2的一端相连，另一端与非关键负载Z3的一端相连；所述电流源全桥逆变器的输入端接直流侧滤波电感Ld，输出端接逆变桥输出侧滤波电感Lr的另一端和逆变桥输出侧滤波电容Cf的另一端；所述关键负载Z2的另一端与非关键负载Z3的另一端和并网点电压vG的一端相连，所述并网点电压vG的另一端与关键负载Z2的一端通过线路电感L1和线路电阻R1连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统，其特征在于，所述基于电流源型PWM整流器的输出电流的控制方法，其包括以下环节：
1)采样所述单相电流源型PWM整流器的输出电流值，采样网侧输入电流；
2)将采样的输出电流值idc，与直流电流参考值作差，得到输出电流偏差idc-error；
3)将idc-error通过PI控制器后，与参考单位正弦波相乘，得到网侧参考电流is*，所述参考单位正弦波的相位与并网点电压vG相同；
4)采样的网侧输入电流is与is*作差，得到网侧电流偏差is-error；
5)将is-error通过I控制器后得到调制波，与三角载波作对比，调制波与三角载波的瞬时值进行比较得到的逻辑信号作为电流源全桥整流器中桥臂通断的控制。
3.根据权利要求2所述的一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统，其特征在于，所述电流源全桥整流器包括第一至第四开关管以及第一至第八二极管，第一开关管s11的发射极分别连接整流桥滤波电感L和整流桥滤波电容C的公共端以及第一二极管的阴极、第八二极管的阴极，第一开关管s11的集电极分别连接第一二极管的阳极和第五二极管的阳极，第二开关管s12的集电极分别连接第六二极管的阳极和第二二极管的阳极，第二开关管s12的发射极分别连接整流桥滤波电容C和交流电网vac的公共端以及第二二极管的阴极、第七二极管的阴极，第三开关管s13管的集电极分别连接第七二极管的阳极和第三二极管的阳极，第三开关管s13的发射极分别连接第三二极管的阴极、第四开关管s14的发射极和第四二极管的阴极，第四开关管s14的集电极分别连接第四二极管的阳极和第八二极管的阳极，第五二极管的阴极连接第六二极管的阴极；
5)中当三角载波的瞬时值大于调制波时，逻辑信号置0，此时控制s11和s13关断，s12和s14开通；当三角载波的瞬时值小于等于调制波时，逻辑信号置1，此时控制s11和s13开通，s12和s14关断。
4.根据权利要求1所述的一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统，其特征在于，所述单相电流源型电力弹簧采用单相dq解耦的控制策略，包括如下步骤：
1)采样关键负载Z2的电流值，采样电流源全桥逆变器经过LC滤波后的输出电流值，采样流过输电线等效电感L1和输电线等效电阻R1的输电线电流值i1；
2)将采样的关键负载Z2的电流值i2输入延时单元，得到与i2相垂直的电流信号i2β，所述延时单元的延时时间为四分之一电网电压周期；
3)将i2以及i2β分别作为两相静止坐标系下的α轴电流iα和β轴电流iβ，通过两相静止到两相旋转坐标变换矩阵变换为两相旋转坐标系下的d轴电流id和q轴电流iq；
4)将id和iq分别经过低通滤波器滤去高次谐波后得到滤波后的d轴电流id1和滤波后的q轴电流iq1；
5)将id1和iq1分别与d轴电流参考值id-ref和q轴电流参考值iq-ref作差，得到d轴电流误差值id-error和q轴电流iq-error，id-error和iq-error分别输入PI控制器；
6)将PI控制器的输出量通过两相旋转到两相静止坐标变换矩阵变换为两相静止坐标系下的α轴电流iR和β轴电流iI；
7)将iR作为参考值，与滞环比较器的环宽值ith分别进行求和以及作差，得到滞环比较器的上限值ihigh和下限值ilow；
8)将采样的电流源全桥逆变器经过LC滤波后的输出电流值ic作为滞环比较器的输入，分别与ihigh、ilow进行比较后，得到的逻辑信号作为电流源全桥逆变器中桥臂通断的控制信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统，其特征在于，3)中两相静止到两相旋转坐标变换矩阵为： θ0为并网点
电压vG的相位角度瞬时值。
6.根据权利要求4所述的一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统，其特征在于，5)中d轴电流参考值id-ref和q轴电流参考值iq-ref通过相位控制策略得到，其具体步骤为：
51)根据并网点电压vG的有效值，通过式(1)计算出a和b的值：
其中， ω为电网电压频率，R2为关键负载阻值、
R3为非关键负载阻值、Vs为关键负载两端电压给定的有效值；
52)根据式(2)算出θ以及δ值：
53)利用计算出的θ以及δ值，根据式(3)计算出电流参考值id*和iq*：
7.根据权利要求4所述的一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统，其特征在于，6)中两相旋转到两相静止坐标变换矩阵为 θ0为并网点
电压vG的相位角度瞬时值。
8.根据权利要求4所述的一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统，其特征在于，所述电流源全桥逆变器包括第五至第八开关管以及第九至第十六二极管，第五开关管的集电极分别连接第九二极管的阴极、第六开关管的集电极、第十二极管的阴极以及直流侧滤波电感Ld，第五开关管的发射极分别连接第九二极管的阳极和第十三二极管的阳极，第六开关管的发射极分别连接第十二极管的阳极和第十四二极管的阳极，第七开关管的集电极分别连接逆变桥输出侧滤波电容Cf和非关键负载Z3的公共端以及第十四二极管的阴极、第十一二极管的阴极，第七开关管的发射极分别连接第十一二极管的阳极和第十五二极管的阳极，第八开关管的集电极分别连接第十三二极管的阴极、逆变桥输出侧滤波电感Lr和第十二二极管的阴极，第八开关管的发射极分别连接第十二二极管的阳极和第十六二极管的阳极，第十六二极管的阴极连接第十五二极管的阴极；
8)中当ic≤ihigh时，控制s21和s23开通，否则令s21和s23关断；当ic>ilow时，控制s22和s24开通，否则令s22和s24关断。
一种基于单相电流源型PWM整流器和dq解耦的电力弹簧系统
技术领域
背景技术
发明内容
3.16为电流源全桥整流器中四个开关管的驱动信号；
具体实施方式
50Hz；逆变器开关频率为5kHz。
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