CN103954875A - 基于lcl滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法，包括：采样开路状态变压器的输出端口的电压；采样短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流；根据开路状态变压器的输出端口的电压、短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流，计算出变压器的漏电感。本发明通过采样开路状态时变压器输出端口的电压，短路状态时的短路电流和变压器输出端口的电压，结合开路和短路时的数据进行实时计算，估算出变压器的漏电感，相对于现有技术能够比较简单精确的测量出变压器的漏电感。

Description

基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法

技术领域

本发明涉及电气传动控制技术领域，更具体地说，涉及一种基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法。

背景技术

为了降低PWM整流器成本、提高输出电流波形质量，一般使用LCL三阶滤波器。LCL滤波器存在一个谐振频率点，在该谐振频率点的电流将会被放大、进而导致系统出现谐振、PWM整流器过流停机、甚至损坏开关器件等问题。因此，在确定开关频率、控制器参数时，需要准确知道LCL的谐振频率，并主动避开。

对于功率较小的PWM整流器，因为相对于变压器的容量，PWM整流器的功率较小，变压器的漏感相对于LCL滤波器的大小也基本可以忽略。但是对于大功率的PWM整流器，在输出端一般配有独立的、功率基本匹配的升压变压器，升压变压器的漏感一般为标称值的4-6%，此时对于PWM整流器而言，升压变压器的漏感就较大，在计算LCL滤波器的谐振频率时，如果忽略变压器的漏感，计算出的谐振频率就会偏差较大，开关频率的选择和控制器参数的确定都会受到影响。

现有技术中通过在PWM整流器启动之前，向PWM整流器发出零矢量，相当于使PWM整流器侧三相短路，然后测量短路电流、使用遗传算法对PWM整流器的滤波器谐振频率、电网频率和初始相位进行估算。由于遗传算法的计算量较大，不适合在DSP中实时计算。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法，通过采样开路状态时变压器输出端口的电压，短路状态时的短路电流和变压器输出端口的电压，结合开路和短路时的数据进行实时计算，估算出变压器的漏电感，相对于现有技术能够比较简单精确的测量出变压器的漏电感。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法，包括：

采样开路状态变压器的输出端口的电压；

采样短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流；

根据所述开路状态变压器的输出端口的电压、短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流，计算出变压器的漏电感。

优选地，所述采样开路状态变压器的输出端口的电压具体为：

封锁整流电路中功率开关器件的脉冲，使电路成为开路状态；

在每一个脉冲宽度调制周期，通过电压采样电路采样开路状态时变压器输出端口的电压；

实时保存开路状态时采样的变压器输出端口的电压值。

优选地，所述采样短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流具体为：

在电网任意时刻，同时闭合任意两相或者三相的上桥臂或下桥臂，使电路成为短路状态；

在每一个脉冲宽度调制周期，采样短路状态时流过漏电感的电流以及变压器输出端口的电压；

实时保存短路状态时采样的变压器输出端口的电压以及流过漏电感的电流。

优选地，所述在电网任意时刻，同时闭合任意两相或者三相的上桥臂或下桥臂，使电路成短路状态具体为：

在变压器输出端口的电压过零时，同时闭合任意两相或者三相的上桥臂或下桥臂，使电路成短路状态。

优选地，所述在变压器输出端口的电压过零时，同时闭合任意两相的上桥臂或下桥臂，使电路成短路状态具体为：

在变压器输出端口的电压过零时，封锁C相脉冲，使能A、B相脉冲，同时对A、B桥臂的功率开关器件发出脉冲波，同时使A、B相的上桥臂或下桥臂闭合，形成A、B两相短路状态。

优选地，所述在变压器输出端口的电压过零时，同时闭合三相的上桥臂或下桥臂，使电路成短路状态具体为：

在变压器输出端口的电压过零时，使能A、B、C相脉冲，同时对A、B、C桥臂的功率开关器件发出脉冲波，同时使A、B、C相的上桥臂或下桥臂闭合，形成A、B、C三相短路状态。

优选地，所述根据所述开路状态变压器的输出端口的电压、短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流，估算出变压器的漏电感具体为：

读取连续采样三个周期内的开路状态时变压器的输出端口的电压、短路状态时变压器的输出端口的电压以及短路状态时流过漏电感的电流，联立以下公式计算出变压器的漏电感L_δ：

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a2}-I_{a1}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a3}-I_{a2}}{\mathrm{\Δt}};$

$U_{\mathrm{ab}2}=U_{\mathrm{ab}2}^{\′}-2*(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a2});$

$U_{\mathrm{ab}3}=U_{\mathrm{ab}3}^{\′}-2*(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a3});$

其中，Δt为开关周期，I_a1为第一个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a2为第二个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a3为第三个周期短路状态时流过漏电感的电流，U_ab2为第二个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab3为第三个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab2′为第二个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第二个周期开路状态时的理想电网电压，U_ab3′为第三个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第三个周期开路状态时的理想电网电压。

优选地，所述根据所述开路状态变压器的输出端口的电压、短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流，估算出变压器的漏电感具体为：

读取连续采样三个周期内的开路状态时变压器的输出端口的电压、短路状态时变压器的输出端口的电压以及短路状态时流过漏电感的电流，联立以下公式计算出变压器的漏电感L_δ：

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a2}-I_{a1}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{b1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{b2}-I_{b1}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{c1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{c2}-I_{c1}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a3}-I_{a2}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{b2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{b3}-I_{b2}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{c2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{c3}-I_{c2}}{\mathrm{\Δt}};$

$U_{\mathrm{ab}2}=U_{\mathrm{ab}2}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a2})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{b1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{b2});$

$U_{\mathrm{ac}2}=U_{\mathrm{ac}2}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a2})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{c1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{c2});$

$U_{\mathrm{ab}3}=U_{\mathrm{ab}3}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a3})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{b2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{b3});$

$U_{\mathrm{ac}3}=U_{\mathrm{ac}3}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a3})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{c2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{c3});$

其中，Δt为开关周期，I_a1、I_b1、I_c1为第一个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a2、I_b2、I_c2为第二个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a3、I_b3、I_c3为第三个周期短路状态时流过漏电感的电流，U_ab2、U_ac2为第二个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab3、U_ac3为第三个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab2′、U_ac2′为第二个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第二个周期开路状态时的理想电网电压，U_ab3′、U_ac3′为第三个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第三个周期开路状态时的理想电网电压。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开的一种基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法，首先通过采样开路状态时变压器输出端口的电压，短路状态时漏感的短路电流和变压器输出端口的电压，然后结合开路和短路时的数据进行实时计算，估算出变压器的漏电感，与现有技术相比能够比较简单精确的测量出变压器的漏电感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的三相PWM整流器的拓扑电路图；

图2为本发明公开的A、B两相短路时的电路图；

图3为本发明公开的A、B、C三相短路时的电路图；

图4为本发明实施例公开的一种基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法的流程图；

图5为本发明另一实施例公开的一种基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法的流程图；

图6为本发明公开的开路状态时变压器的输出端口的电压与短路状态时变压器的输出端口的电压的仿真波形图；

图7为本发明公开的短路状态时变压器输出端口的电压、A相短路电流以及A相下桥臂开关信号的仿真波形图；

图8为本发明公开的A相下桥臂开关信号以及计算出的变压器漏电感值的仿真波形图；

图9为本发明公开的对计算出的变压器漏电感值进行放大后的仿真波形图。

图10为本发明公开的做实验时用上位机软件观看到的估算出的变压器漏电感变量值；

图11为本发明公开的做实验时实际波形数据。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法，通过采样开路状态时变压器输出端口的电压，短路状态时的短路电流和变压器输出端口的电压，结合开路和短路时的数据进行实时计算，估算出变压器的漏电感，相对于现有技术能够比较简单精确的测量出变压器的漏电感。

下面首先对本发明公开的可控整流器进行简单的描述。如图1所示，为三相PWM整流器的电路图，其中由于滤波接触器在开始调制时才投入，因此，本发明在变压器的漏电感计算时不考虑滤波电容Cf的影响。本发明中使用理想电网加电感的方式来模拟升压变压器，即由图中的理想电网和漏电感L_δ构成升压变压器。电网电压的采样位置在变压器的输出端口，即图中的漏电感L_δ和电感L2中间的位置，电流的采样为功率开关管上的电流。

如图4所示，为本发明公开的一种基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法，包括：

S101、采样开路状态变压器的输出端口的电压；

S102、采样短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流；

S103、根据开路状态变压器的输出端口的电压、短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流，计算出变压器的漏电感。

具体的，上述实施例公开的基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法的工作原理及过程为：首先采样三相PWM整流器的电路开路状态时，变压器的输出端口的电压，由于电路为开路状态，此时在变压器上没有电流，在漏电感上也就没有压降，此时变压器输出端口的电压就等于漏电感之前的电压，也就是理想电网的电压。然后采样三相PWM整流器的电路短路状态时，变压器输出端口的电压以及短路电流，三相PWM整流器的电路短路状态，最后根据采样到的开路状态时变压器的输出端口的电压、短路状态时变压器的输出端口的电压以及短路状态时的短路电流，计算出变压器的漏电感。由此可以看出，相对于现有技术中计算量较大的遗传算法，本实施例公开的基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法，能够通过简单的测量及计算就能比较精确的计算出变压器的漏电感。

如图5所示，为本发明另一实施例公开的一种基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法，包括：

S201、封锁整流电路中功率开关器件的脉冲，使电路成为开路状态；

S202、在每一个脉冲宽度调制周期，通过电压采样电路采样开路状态时变压器输出端口的电压；

S203、实时保存开路状态时采样的变压器输出端口的电压；

S204、在电网任意时刻，同时闭合任意两相或者三相的上桥臂或下桥臂，使电路成短路状态；

S205、在每一个脉冲宽度调制周期，采样短路状态时流过漏电感的电流以及变压器输出端口的电压；

S206、实时保存短路状态时采样的变压器输出端口的电压以及流过漏电感的电流；

S207、读取连续采样三个周期内的开路状态时变压器的输出端口的电压、短路状态时变压器的输出端口的电压以及短路状态时流过漏电感的电流，计算出变压器的漏电感。

具体的，上述实施例公开的基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法的工作原理及过程为：首先封锁整流电路中六个功率开关器件的脉冲，使电路成为开路状态，由于电路为开路状态，此时在变压器上没有电流，在漏电感上也就没有压降，此时变压器输出端口的电压就等于漏电感之前的电压，也就是理想电网的电压。然后在每一个脉冲宽度调制周期，通过电压采样电路采样开路状态时变压器输出端口的电压，即理想电网的电压，并实时保存开路状态时采样的变压器输出端口的电压。然后在电网的任意时刻，同时闭合任意两相或三相的上桥臂或下桥臂，使电路成为短路状态。在每一个脉冲宽度调制周期，采样短路状态时流过漏电感的电流以及变压器输出端口的电压，并实时保存短路状态时采样的变压器输出端口的电压以及流过漏电感的电流。最后读取连续采样三个周期内的开路状态时变压器的输出端口的电压、短路状态时变压器的输出端口的电压以及短路状态时流过漏电感的电流，计算出变压器的漏电感。

上述的步骤S204中，由于当变压器输出端口的电压过零时（即电网电压过零时），这时电网电压较低，加在漏电感两端的电压较低，电流上升的速度不会太快，能够有足够的时间进行采样和计算。因此，步骤S204可优选为当变压器输出端口的电压过零时，同时闭合任意两相或者三相的上桥臂或下桥臂，使电路成短路状态。

优选地，当变压器输出端口的电压过零时，同时闭合任意两相或者三相的上桥臂或下桥臂，使电路成短路状态中，任意两相（上桥臂或下桥臂）短路具体操作是：以A、B下桥臂短路为例，其他依此类推，当变压器输出端口的电压过零时，封锁C相脉冲，使能A、B相脉冲，同时对A、B桥臂的功率开关器件发出脉冲波，使A、B相的下桥臂闭合，形成A、B两相短路状态；三相（上桥臂或下桥臂）短路具体操作是：以下桥臂短路为例子，上桥臂短路依此类推。同时对A、B、C下桥臂的功率开关器件发出脉冲波，使A、B、C相的下桥臂闭合，形成A、B、C三相短路状态。

下面分别对A、B两相下桥臂短路和A、B、C三相下桥臂短路时的工作原理及过程进行详细说明。

A、B两相下桥臂短路时的工作原理及过程为：当变压器输出端口的电压过零时，封锁C相脉冲，使能A、B相脉冲，同时对A、B桥臂的功率开关器件发出脉冲波，使A、B相的下桥臂闭合，形成A、B两相短路状态，短路状态的电路图如图2所示。由图2可以得出，在A、B相的下桥臂闭合后，电网A、B相相当于通过漏电感L_δ和整流器的下桥臂短路，此时流过A、B两相功率开关管的电流和漏电感L_δ上的电流相同。此时变压器输出端口的电压U_ab为理想电压U_ab′减去漏电感L_δ上的电压降其中R为漏电感L_δ上的附加电阻，I_a为短路状态时流过漏电感L_δ的电流，即其中U_ab′为理想电网的电压值，该值无法直接测量得到，但从上述的分析过程可知，在变压器没有电流时，即开路状态时，这个值和开路状态时变压器输出端口的电压相同，同时认为在一段时间内，电网电压不会突变，因此可以利用记录的上个周期的开路状态时变压器输出端口的电压代理理想电网的电压。

由此可以得出，假设功率开关管的开关频率为8K，则开关周期的长度为125us。连续采样三个周期内的开路状态时变压器的输出端口的电压、短路状态时变压器的输出端口的电压以及短路状态时流过漏电感的电流，可以计算得到：

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a2}-I_{a1}}{125e-6};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a3}-I_{a2}}{125e-6};$

$U_{\mathrm{ab}2}=U_{\mathrm{ab}2}^{\′}-2*(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a2});$

$U_{\mathrm{ab}3}=U_{\mathrm{ab}3}^{\′}-2*(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a3});$

通过以上四个式子，消去R，则可以计算得到漏电感值L_δ。其中，I_a1为第一个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a2为第二个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a3为第三个周期短路状态时流过漏电感的电流，U_ab2为第二个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab3为第三个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab2′为第二个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第二个周期开路状态时的理想电网电压，U_ab3′为第三个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第三个周期开路状态时的理想电网电压。

A、B、C三相下桥臂短路时的工作原理及过程为：当变压器输出端口的电压过零时，使能A、B、C相脉冲，同时对A、B、C下桥臂的功率开关器件发出脉冲波，使A、B、C相的下桥臂闭合，形成A、B、C三相短路状态，短路状态的电路图如图3所示。由图3可以得出，在A、B、C相的下桥臂闭合后，电网A、B、C相相当于通过漏电感L_δ和整流器的下桥臂短路，设此时流过A、B、C相功率开关管的电流和漏电感L_δ上的电流为I_a、I_b、I_c。此时变压器输出端口的电压U_ab、U_ac为理想电压U_ab′、U_ac′减去漏电感L_δ上的电压降，即：

$U_{\mathrm{ab}}=U_{\mathrm{ab}}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_a}{\mathrm{dt}}+R*I_a)+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_b}{\mathrm{dt}}+R*I_b)$

$U_{\mathrm{ac}}=U_{\mathrm{ac}}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_a}{\mathrm{dt}}+R*I_a)+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_c}{\mathrm{dt}}+R*I_c)$

其中U_ab′和U_ac′为理想电网的电压值，该值无法直接测量得到，但从上述的分析过程可知，在变压器没有电流时，即开路状态时，这个值和开路状态时变压器输出端口的电压相同，同时认为在一段时间内，电网电压不会突变，因此可以利用记录的上个周期的开路状态时变压器输出端口的电压代理理想电网的电压。

由此可以得出，假设功率开关管的开关频率为8K，则开关周期的长度为125us。连续采样三个周期内的开路状态时变压器的输出端口的电压、短路状态时变压器的输出端口的电压以及短路状态时流过漏电感的电流，可以计算得到：

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a2}-I_{a1}}{125e-6};$ $\frac{{\mathrm{dI}}_{b1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{b2}-I_{b1}}{125e-6};$ $\frac{{\mathrm{dI}}_{c1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{c2}-I_{c1}}{125e-6};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a3}-I_{a2}}{125e-6};$ $\frac{{\mathrm{dI}}_{b2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{b3}-I_{b2}}{125e-6};$ $\frac{{\mathrm{dI}}_{c2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{c3}-I_{c2}}{125e-6};$

$U_{\mathrm{ab}2}=U_{\mathrm{ab}2}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a2})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{b1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{b2});$

$U_{\mathrm{ac}2}=U_{\mathrm{ac}2}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a2})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{c1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{c2});$

$U_{\mathrm{ab}3}=U_{\mathrm{ab}3}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a3})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{b2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{b3});$

$U_{\mathrm{ac}3}=U_{\mathrm{ac}3}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a3})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{c2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{c3});$

通过以上10个式子，消去R，则可以计算得到漏电感值L_δ。其中，I_a1、I_b1、I_c1为第一个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a2、I_b2、I_c2为第二个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a3、I_b3、I_c3为第三个周期短路状态时流过漏电感的电流，U_ab2、U_ac2为第二个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab3、U_ac3为第三个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab2′、U_ac2′为第二个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第二个周期开路状态时的理想电网电压，U_ab3′、U_ac3′为第三个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第三个周期开路状态时的理想电网电压。

下面举例假设A、B两相下桥臂短路时对基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法在仿真软件Matlab和实验样机上进行验证。其他情况类似。

仿真及实验参数如下：整流器系统额定功率18.5KW，电网侧相电压有效值为220V（模拟变压器二次侧开路线电压有效值220V），开关频率8KHz，LCL滤波器及变压器漏感参数分别为整流器侧电感L＝1.6mH，电容值Cf＝25μF(Δ型)，电网侧电感L_δ＝58e-6H(即模拟变压器漏感值58e-6H)。

电网电压过零时，实验采样变压器端口的开路电压U_ab并进行保存，同样在下个周期电网电压过零时对上个周期保存的数据进行读取并与此时采样得到的变压器输出端口的短路电压值进行计算，仿真所得的波形如图6所示。仿真时对A相的短路电流进行了观察，如图7所示为短路状态时变压器输出端口的电压、A相短路电流以及A相下桥臂开关信号的仿真波形图。利用开路时保存的数据和短路状态实时采样的值进行估算得出变压器的漏电感值和A相下桥臂开关信号的仿真波形如图8所示。图9是对估算值进行放大观察，漏电感的值是在短路状态实时计算得出的，从图9中可看出在A相下桥臂短路时，漏电感估算值波动范围很小，并且估算出来的值也与实际的两相电网侧电感值和2*58e-6H=117e-6H接近，满足工程实际当中的需求，从而验证本方案的可行性。图10是实际做实验时用上位机软件观看到的估算出的变压器漏电感变量值，从图中可看出估算出来的一相漏电感数值为9419，与实际值0.58*2^14=9502，二者非常接近。图11是用示波器对短路状态观察捕捉得到的电压电流和驱动脉冲波形，这些波形与理论上一致，从而验证了该方法的正确性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于LCL滤波的可控整流器变压器的漏感值辨识方法，其特征在于，包括：

采样开路状态变压器的输出端口的电压；

采样短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流；

根据所述开路状态变压器的输出端口的电压、短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流，计算出变压器的漏电感。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采样开路状态变压器的输出端口的电压具体为：

封锁整流电路中功率开关器件的脉冲，使电路成为开路状态；

在每一个脉冲宽度调制周期，通过电压采样电路采样开路状态时变压器输出端口的电压；

实时保存开路状态时采样的变压器输出端口的电压值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采样短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流具体为：

在电网任意时刻，同时闭合任意两相或者三相的上桥臂或下桥臂，使电路成为短路状态；

在每一个脉冲宽度调制周期，采样短路状态时流过漏电感的电流以及变压器输出端口的电压；

实时保存短路状态时采样的变压器输出端口的电压以及流过漏电感的电流。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在电网任意时刻，同时闭合任意两相或者三相的上桥臂或下桥臂，使电路成短路状态具体为：

在变压器输出端口的电压过零时，同时闭合任意两相或者三相的上桥臂或下桥臂，使电路成短路状态。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在变压器输出端口的电压过零时，同时闭合任意两相的上桥臂或下桥臂，使电路成短路状态具体为：

在变压器输出端口的电压过零时，封锁C相脉冲，使能A、B相脉冲，同时对A、B桥臂的功率开关器件发出脉冲波，同时使A、B相的上桥臂或下桥臂闭合，形成A、B两相短路状态。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在变压器输出端口的电压过零时，同时闭合三相的上桥臂或下桥臂，使电路成短路状态具体为：

在变压器输出端口的电压过零时，使能A、B、C相脉冲，同时对A、B、C桥臂的功率开关器件发出脉冲波，同时使A、B、C相的上桥臂或下桥臂闭合，形成A、B、C三相短路状态。

7.根据权利要5所述的方法，其特征在于，所述根据所述开路状态变压器的输出端口的电压、短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流，估算出变压器的漏电感具体为：

读取连续采样三个周期内的开路状态时变压器的输出端口的电压、短路状态时变压器的输出端口的电压以及短路状态时流过漏电感的电流，联立以下公式计算出变压器的漏电感L_δ：

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a2}-I_{a1}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a3}-I_{a2}}{\mathrm{\Δt}};$

$U_{\mathrm{ab}2}=U_{\mathrm{ab}2}^{\′}-2*(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a2});$

$U_{\mathrm{ab}3}=U_{\mathrm{ab}3}^{\′}-2*(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a3});$

其中，Δt为开关周期，I_a1为第一个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a2为第二个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a3为第三个周期短路状态时流过漏电感的电流，U_ab2为第二个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab3为第三个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab2′为第二个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第二个周期开路状态时的理想电网电压，U_ab3′为第三个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第三个周期开路状态时的理想电网电压。

8.根据权利要6所述的方法，其特征在于，所述根据所述开路状态变压器的输出端口的电压、短路状态变压器的输出端口的电压以及短路电流，估算出变压器的漏电感具体为：

读取连续采样三个周期内的开路状态时变压器的输出端口的电压、短路状态时变压器的输出端口的电压以及短路状态时流过漏电感的电流，联立以下公式计算出变压器的漏电感L_δ：

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a2}-I_{a1}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{b1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{b2}-I_{b1}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{c1}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{c2}-I_{c1}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{a3}-I_{a2}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{b2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{b3}-I_{b2}}{\mathrm{\Δt}};$

$\frac{{\mathrm{dI}}_{c2}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{I_{c3}-I_{c2}}{\mathrm{\Δt}};$

$U_{\mathrm{ab}2}=U_{\mathrm{ab}2}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a2})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{b1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{b2});$

$U_{\mathrm{ac}2}=U_{\mathrm{ac}2}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a2})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{c1}}{\mathrm{dt}}+R*I_{c2});$

$U_{\mathrm{ab}3}=U_{\mathrm{ab}3}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a3})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{b2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{b3});$

$U_{\mathrm{ac}3}=U_{\mathrm{ac}3}^{\′}-(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{a2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{a3})+(L_{\mathrm{\δ}}*\frac{{\mathrm{dI}}_{c2}}{\mathrm{dt}}+R*I_{c3});$

其中，Δt为开关周期，I_a1、I_b1、I_c1为第一个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a2、I_b2、I_c2为第二个周期短路状态时流过漏电感的电流，I_a3、I_b3、I_c3为第三个周期短路状态时流过漏电感的电流，U_ab2、U_ac2为第二个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab3、U_ac3为第三个周期短路状态时变压器的输出端口的电压，U_ab2′、U_ac2′为第二个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第二个周期开路状态时的理想电网电压，U_ab3′、U_ac3′为第三个周期开路状态时变压器的输出端口的电压，即第三个周期开路状态时的理想电网电压。