CN104009618A - 一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法及均流控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法及均流控制器,涉及电力电子功率变换领域。旨在针对现有并联变流器硬件均流的缺陷提供一种软件均流方法。本发明技术要点:步骤11:采集变流器输出平均电流及本功率模块输出电流;步骤12:将所述变流器输出平均电流及所述功率模块输出电流进行电感电流控制处理得到驱动修正参数;步骤13:将所述驱动修正参数及所述功率模块输出电流进行时间修正处理得到驱动修正时间;步骤14:利用驱动修正时间修正本功率模块的主控制器同步PWM驱动信号的占空比得到本功率模块的模块驱动信号;步骤15:利用所述模块驱动信号控制本功率模块的功率单元进而调节本功率模块输出电流。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子功率变换领域,尤其是一种MW级并联功率模块变流器的均流控制方法。
背景技术
受到电力电子器件耐压、开关频率和功率等级的限制,大功率变流器主要采用功率模块的并联实现功率容量的扩展。
目前功率模块并联控制方式有异步驱动型和同步驱动型两种。MW级变流器一般采用同步驱动。
如图1所述,并联变流器包括多个并联的功率模块,各个功率模块的电流输入端在直流母线侧连接在一起,各个功率模块的电流输出端在负载侧连接在一起。各个功率模块还与主控制器具有信号连接,接收来自主控制器的驱动控制信号,在一个实施例中所述驱动控制信号为主控制器同步PWM驱动信号,在其他实施例中所述驱动控制信号为主控制器同步载波信号。
现有的并联变流器依靠硬件系统自动均流,软件不参与均流控制。本领域技术人员应当知晓,若各个功率模块的硬件参数绝对一致,那么通过硬件系统自动均流的效果是很好的,然而,系统内部电子元器件的杂散特性会影响功率模块的均流效果,使得每个功率模块的输出电流并不相同,随着并联功率模块数量的增加,硬件均流效果将越来越差,甚至会导致均流失效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对上述存在的问题,提供一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法。
本发明提供的同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,是这样的:在每个功率单元中执行以下步骤:
步骤11:采集变流器输出电流,将变流器输出电流除以变流器中并联的功率模块数量得到变流器输出平均电流;采集本功率模块输出电流;
步骤12:将所述变流器输出平均电流及所述功率模块输出电流进行电感电流控制处理得到驱动修正参数;
步骤13:将所述驱动修正参数及所述功率模块输出电流进行时间修正处理得到驱动修正时间;
步骤14:利用驱动修正时间修正本功率模块的主控制器同步PWM驱动信号的占空比得到本功率模块的模块驱动信号;
步骤15:利用所述模块驱动信号控制本功率模块的功率单元进而调节本功率模块输出电流。
进一步,所述步骤12中电感电流控制处理步骤进一步包括:
步骤121:计算变流器输出平均电流的有效值,计算功率模块输出电流的有效值;
步骤122:然后计算变流器输出平均电流的有效值及功率模块输出电流的有效值的差值;
步骤123:将所述差值进行PID控制运算得到驱动修正参数;
或者,所述步骤12中电感电流控制处理步骤进一步包括:
步骤121:计算变流器输出平均电流和功率模块输出电流的差值;
步骤122:将所述差值进行重复控制运算得到驱动修正参数。
进一步,所述步骤13中时间修正处理步骤进一步包括步骤131:
步骤131为:计算驱动修正参数与功率模块输出电流的乘积,对乘积进行限幅处理,得到驱动修正时间;
或者步骤131为:提取功率模块输出电流的相位,计算所述相位与驱动修正参数的乘积,对乘积进行限幅处理,得到驱动修正时间。
进一步,所述对乘积的限幅处理是这样的:当所述乘积大于最大阈值时,将乘积设为最大阈值,当乘积小于最小阈值时,将乘积设为最小阈值;所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值除以直流母线电压为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。
进一步,步骤14中,当驱动修正时间为正值时,降低主控制器同步PWM驱动信号的占空比;当驱动修正时间为负值时,增加主控制器同步PWM驱动信号的占空比。
本发明提供的另一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,是这样的:在每个功率单元中执行以下步骤:
步骤21:采集变流器输出电流,将变流器输出电流除以变流器中并联的功率模块数量得到变流器输出平均电流;采集本功率模块中的功率单元输出电流;
步骤22:将所述变流器输出平均电流及所述功率单元输出电流进行电感电流控制处理得到参考电压修正参数;
步骤23:将所述参考电压修正参数及功率模块输出电压参考值进行参考电压修正处理得到修正参考电压;
步骤24:利用所述修正参考电压调制主控制器同步载波信号得到本功率模块的模块驱动信号;
步骤25:利用所述模块驱动信号控制本功率模块的功率单元进而调节本功率模块输出电流。
进一步,所述步骤22中电感电流控制处理步骤进一步包括:
步骤221:计算变流器输出平均电流的有效值,计算功率模块输出电流的有效值;
步骤222:然后计算变流器输出平均电流的有效值及功率模块输出电流的有效值的差值;
步骤223:对所述差值进行PID控制运算得到参考电压修正参数;
或者,所述步骤22中电感电流控制处理步骤进一步包括:
步骤221:计算变流器输出平均电流和功率模块输出电流的差值;
步骤222:对所述差值进行重复控制运算得到参考电压修正参数。
进一步,所述步骤23中参考电压修正处理步骤进一步包括:
步骤231:计算所述参考电压修正参数与功率模块输出电压参考值的乘积;
步骤232:计算所述乘积与功率模块输出电压参考值的差值,对所述差值进行限幅处理;
步骤233:将经过限幅处理后的差值与功率模块输出电压参考值相加得到修正参考电压;
或者所述步骤23中参考电压修正处理步骤进一步包括:
步骤231:对所述参考电压修正参数进行限幅处理;
步骤232:将经过限幅处理后的参考电压修正参数与功率模块输出电压参考值相加到修正参考电压;
再或者,所述步骤23中参考电压修正处理步骤进一步包括:
步骤231:提取功率模块输出电压参考值的相位;
步骤232:计算所述相位与参考电压修正参数的乘积;
步骤233:对所述乘积进行限幅处理,将限幅处理后的乘积与功率模块输出电压参考值相加得到修正参考电压。
进一步,所述限幅处理是这样的:当所述差值大于最大阈值时,将差值设为最大阈值,当差值小于最小阈值时,将差值设为最小阈值;所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数;
或者所述限幅处理是这样的:当所述参考电压修正参数大于最大阈值时,将所述参考电压修正参数设为最大阈值,当所述参考电压修正参数小于最小阈值时,将所述参考电压修正参数设为最小阈值;所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数;
再或者所述限幅处理是这样的:当所述乘积大于最大阈值时,将所述乘积设为最大阈值,当所述乘积小于最小阈值时,将所述乘积设为最小阈值;所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。
进一步,在步骤24中:利用所述修正参考电压调制主控制器同步载波信号的方式为SVPWM、SPWM或滞环控制。
本发明还提供了一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,每个功率模块中包含均流控制器,所述均流控制器包括以下功能模块:
电感电流控制器,用于将所述变流器输出平均电流及所述功率模块输出电流进行电感电流控制处理得到驱动修正参数;
时间修正模块,用于将所述驱动修正参数及所述功率模块输出电流进行时间修正处理得到驱动修正时间;
驱动信号修正模块,用于利用驱动修正时间修正本功率模块的主控制器同步PWM驱动信号的占空比得到本功率模块的模块驱动信号。
所述电感电流控制器进一步包括:
变流器输出平均电流有效值计算模块,用于计算变流器输出平均电流的有效值;
功率模块输出电流有效值计算模块,用于计算功率模块输出电流的有效值;
差值计算模块,用于计算变流器输出平均电流的有效值及功率模块输出电流的有效值的差值;
PID控制器,用于将所述差值进行PID控制运算得到驱动修正参数;
或者,所述电感电流控制器进一步包括:
差值计算模块,用于计算变流器输出平均电流和功率模块输出电流的差值;
重复控制器,用于对所述差值进行重复控制运算得到驱动修正参数。
所述时间修正模块进一步包括:
乘积计算模块,用于计算驱动修正参数与功率模块输出电流的乘积;
限幅处理模块,用于对乘积进行限幅处理得到驱动修正时间;
或者所述时间修正模块进一步包括:
相位提取模块,用于提取功率模块输出电流的相位;
乘积计算模块,用于计算所述相位与驱动修正参数的乘积,对乘积进行限幅处理,得到驱动修正时间。
进一步,所述限幅模块,用于当所述乘积大于最大阈值时,将乘积设为最大阈值,当乘积小于最小阈值时,将乘积设为最小阈值;所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值除以直流母线电压为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。
进一步,所述驱动信号修正模块,用于当驱动修正时间为正值时,降低主控制器同步PWM驱动信号的占空比;当驱动修正时间为负值时,增加主控制器同步PWM驱动信号的占空比。
本发明还提供了另一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,每个功率模块中包括均流控制器,所述均流控制器包括以下功能模块:
电感电流控制器,用于将所述变流器输出平均电流及所述功率单元输出电流进行电感电流控制处理得到参考电压修正参数;
参考电压修正模块,用于将所述参考电压修正参数及功率模块输出电压参考值进行参考电压修正处理得到修正参考电压;
驱动信号生成模块,利用所述修正参考电压调制主控制器同步载波信号得到本功率模块的模块驱动信号。
所述电感电流控制器进一步包括:
变流器输出平均电流有效值计算模块,用于计算变流器输出平均电流的有效值;
功率模块输出电流有效值计算模块,用于计算功率模块输出电流的有效值;
差值计算模块,用于计算变流器输出平均电流的有效值及功率模块输出电流的有效值的差值;
PID控制器,用于对所述差值进行PID控制运算得到参考电压修正参数;
或者,所述电感电流控制器进一步包括:
差值计算模块,用于计算变流器输出平均电流和功率模块输出电流的差值;
重复控制器,用于对所述差值进行重复控制运算得到参考电压修正参数。
进一步,所述参考电压修正模块进一步包括:
乘积计算模块,用于计算所述参考电压修正参数与功率模块输出电压参考值的乘积;
差值计算模块,用于计算所述乘积与功率模块输出电压参考值的差值;
限幅处理模块,用于对所述差值进行限幅处理;
求和模块吗,用于将经过限幅处理后的差值与功率模块输出电压参考值相加得到修正参考电压;
或者所述参考电压修正模块进一步包括:
限幅处理模块,用于对所述参考电压修正参数进行限幅处理;
求和模块,用于将经过限幅处理后的参考电压修正参数与功率模块输出电压参考值相加到修正参考电压;
再或者,所述参考电压修正模块进一步包括:
相位提取模块,用于提取功率模块输出电压参考值的相位;
乘积计算模块,用于计算所述相位与参考电压修正参数的乘积;
限幅处理模块,用于对所述乘积进行限幅处理;
求和模块,用于将限幅处理后的乘积与功率模块输出电压参考值相加得到修正参考电压。
所述限幅处理模块用于当所述差值大于最大阈值时,将差值设为最大阈值,当差值小于最小阈值时,将差值设为最小阈值;所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数;
或者所述限幅处理模块用于当所述参考电压修正参数大于最大阈值时,将所述参考电压修正参数设为最大阈值,当所述参考电压修正参数小于最小阈值时,将所述参考电压修正参数设为最小阈值;所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数;
再或者所述限幅处理模块用于当所述乘积大于最大阈值时,将所述乘积设为最大阈值,当所述乘积小于最小阈值时,将所述乘积设为最小阈值;所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。
所述驱动信号生成模块修正参考电压调制主控制器同步载波信号的方式为SVPWM、SPWM或滞环控制。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
本发明提出了一种均流控制算法,有效解决了同步驱动并联功率模块硬件参数离散性导致的模块电流不均问题,可降低对并联功率模块硬件参数精度的设计需求,从而简化变流器的设计,降低变流器的生产成本,同时还可实现更多功率模块的并联稳定运行,从而设计和实现更大功率变流器。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1为并联变流器系统结构图。
图2为功率模块中均流控制器外围接口原理图。
图3为均流控制器第一实施例原理框图。
图4为图3中驱动信号修正模块一个实施例的工作流程图。
图5为均流控制器第二实施例原理框图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图2,本发明在现有的并联变流器中的每个功率模块中增加了均流控制算法,图中的均流控制器应当理解为由软件实现的功能模块,并非硬件。
当主控制器输出的控制驱动信号为主控制器同步PWM驱动信号的实施例中,均流控制器需要接收的信号为主控制器同步PWM驱动信号、变流器输出平均电流及功率模块输出电流。具体的,采集变流器输出端,即负载侧的电流,将输出电流除以变流器中并联的功率模块个数便得到变流器输出平均电流,此参数也可从主控制器处直接获得。采集功率模块中输出电感,如图2中的环流抑制电抗器,上的电流得到功率模块输出电流。
当主控制器输出的驱动控制信号为主控制器同步载波信号的实施例中,均流控制器需要接收的信号为主控制器同步载波信号、功率模块输出电压参考值、变流器输出平均电流以及功率模块输出电流。其中,功率模块输出电压参考值由主控制器提供,为变流器功率模块桥臂的理想输出电压,该值为根据变流器硬件系统参数设置的额定值。变流器输出平均电流可以按照上述方法获取,也可直接从主控制器读取。功率模块输出电流的获取方式与上述一样。
均流控制器根据变流器输出电流平均值与功率模块输出电流的偏差,调节主控制器同步PWM驱动信号或功率模块输出电压参考信号,在保证各功率模块载波信号同步的情况下,调节功率模块驱动信号,从而可以实现功率模块输出电压的调节,最终实现功率模块输出电流的均衡。
图3所示的为本发明第一实施例,在每个功率单元中的均流控制器执行以下步骤:
步骤11:采集变流器输出电流,将变流器输出电流除以变流器中并联的功率模块数量得到变流器输出平均电流;采集本功率模块输出电流;
步骤12:将所述变流器输出平均电流及所述功率模块输出电流进行电感电流控制处理得到驱动修正参数;
步骤13:将所述驱动修正参数及所述功率模块输出电流进行时间修正处理得到驱动修正时间;
步骤14:利用驱动修正时间修正本功率模块的主控制器同步PWM驱动信号的占空比得到本功率模块的模块驱动信号;
步骤15:利用所述模块驱动信号控制本功率模块的功率单元。
所述步骤12中电感电流控制处理可以有多种实施方式,其中一种是这样的,包括:
步骤121:计算变流器输出平均电流的有效值,计算功率模块输出电流的有效值;
步骤122:然后计算变流器输出平均电流的有效值及功率模块输出电流的有效值的差值;
步骤123:将所述差值进行PID控制运算得到作为驱动修正参数。
在其他实施例中,所述步骤12中电感电流控制处理步骤可以是这样的:
步骤121:计算变流器输出平均电流和功率模块输出电流的差值;
步骤122:将所述差值进行重复控制运算得到作为驱动修正参数。
另外电感电流控制处理还可采用自适应控制、模糊控制等方式实施。
所述步骤13中时间修正处理也有多种实施方式,其中一种这样的:
采用虚拟阻抗方式,虚拟阻抗由虚拟电阻或虚拟电感组成。将驱动修正参数作为虚拟阻抗的绝对值,计算驱动修正参数与功率模块输出电流的乘积,对乘积进行限幅处理,得到驱动修正时间。
在其他实施例中,所述步骤131还可以按照这样的方式进行:提取功率模块输出电流的相位,计算所述相位与驱动修正参数的乘积,对乘积进行限幅处理,得到驱动修正时间。提取信号相位的方式有很多中,在一具体实施例中可以使用锁相环技术提取信号相位信息。
具体的,所述对乘积的限幅处理是这样的:当所述乘积大于最大阈值时,将乘积设为最大阈值,当乘积小于最小阈值时,将乘积设为最小阈值;功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值除以直流母线电压为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,电感尖峰电流最大峰峰值由系统硬件参数决定,变流器硬件系统设计完成后该值为定值,取决于功率模块中功率单元和电感的最大电流耐受能力。步骤14中利用驱动修正时间修正本功率模块的主控制器同步PWM驱动信号的占空比的具体做法可以是这样,当驱动修正时间为正值时,降低主控制器同步PWM驱动信号的占空比;当驱动修正时间为负值时,增加主控制器同步PWM驱动信号的占空比。
具体如图4,当驱动修正时间为正时,检测接收到的主控制器同步PWM驱动信号的上升沿,将上升沿延迟驱动修正时间后输出,下降沿正常输出,从而减小了PWM驱动信号的占空比。当驱动修正时间为负时,将接收到的主控制器同步PWM驱动信号的上升沿正常输出,然后检测主控制器同步PWM驱动信号的下降沿,将下降沿延时驱动修正时间后输出,从而增加了PWM驱动信号的占空比。
下面结合上述第一实施例的具体技术手段阐述其能达到均流效果的原理:
功率模块由功率单元和环流抑制电抗器构成,实际运行时可等效为电压源和输出阻抗的串联网络。分析单纯硬件均流时,系统杂散参数引起的功率模块电流不均时,将每个功率模块等效的电压源和输出阻抗均有误差,从而导致电流不均。该实施方式通过反馈单个功率模块的输出电流,采用虚拟阻抗或提取输出电流相位等方式,调节输出驱动信号占空比,可视为调节功率模块等效模型中的输出阻抗,最终可实现各个功率模块的等效模型中电压源与输出阻抗的匹配关系,进而实现均流。
图5展示的是本发明第二实施例,本发明提供的另一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,是这样的:在每个功率单元中执行以下步骤:
步骤21:采集变流器输出电流,将变流器输出电流除以变流器中并联的功率模块数量得到变流器输出平均电流;采集本功率模块中的功率单元输出电流;
步骤22:将所述变流器输出平均电流及所述功率单元输出电流进行电感电流控制处理得到参考电压修正参数;
步骤23:将所述参考电压修正参数及功率模块输出电压参考值进行参考电压修正处理得到修正参考电压;
步骤24:利用所述修正参考电压调制主控制器同步载波信号得到本功率模块的模块驱动信号;
步骤25:利用所述模块驱动信号控制本功率模块的功率单元。
所述步骤22中电感电流控制处理也可以有多种实施方式,其中一种是这样的,包括:
步骤221:计算变流器输出平均电流的有效值,计算功率模块输出电流的有效值;
步骤222:然后计算变流器输出平均电流的有效值及功率模块输出电流的有效值的差值;
步骤223:对所述差值进行PID控制运算得到参考电压修正参数。
或者,所述步骤22中电感电流控制处理按照以下步骤实施:
步骤221:计算变流器输出平均电流和功率模块输出电流的差值;
步骤222:对所述差值进行重复控制运算得到参考电压修正参数。
电感电流控制处理还可以采用自适应控制、模糊控制等方式实施。上述的PID控制、重复控制均为自动控制原理中已知的技术,在此不再赘述其具体过程。
所述步骤23中参考电压修正处理也具有多种实施方式,其中一种是这样的,包括:
步骤231:将参考电压修正参数视为功率模块输出电压参考值的修正系数,计算所述参考电压修正参数与功率模块输出电压参考值的乘积;
步骤232:计算所述乘积与功率模块输出电压参考值的差值,对所述差值进行限幅处理;
步骤233:将经过限幅处理后的差值与功率模块输出电压参考值相加得到修正参考电压。
所述限幅处理是这样的:当所述差值大于最大阈值时,将差值设为最大阈值,当差值小于最小阈值时,将差值设为最小阈值;所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。
或者所述步骤23中参考电压修正处理按照以下步骤实施:
步骤231:将参考电压修正参数视为功率模块输出电压参考值的修正量,直接将参考电压修正参数进行限幅处理;
步骤232:将经过限幅处理后的参考电压修正参数与功率模块输出电压参考值相加到修正参考电压。
所述限幅处理是这样的:当所述参考电压修正参数大于最大阈值时,将所述参考电压修正参数设为最大阈值,当所述参考电压修正参数小于最小阈值时,将所述参考电压修正参数设为最小阈值;所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。;
在另一实施例中,所述步骤23中参考电压修正处理步骤是这样实施的:
步骤231:采用锁相环方式,对功率模块输出电压参考值进行锁相,得到相位值;
步骤232:计算所述相位与参考电压修正参数的乘积;
步骤233:对所述乘积进行限幅处理,将限幅处理后的乘积与功率模块输出电压参考值相加得到修正参考电压。
所述限幅处理是这样的:当所述乘积大于最大阈值时,将所述乘积设为最大阈值,当所述乘积小于最小阈值时,将所述乘积设为最小阈值;所述阈值由多个功率模块驱动信号延时时间导致的电感尖峰电流最大峰峰值决定,功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。
下面结合上述第二实施例的具体技术手段阐述其能达到均流效果的原理:
功率模块由功率单元和环流抑制电抗器构成,实际运行时可等效为电压源和输出阻抗的串联网络。分析单纯硬件均流时,系统杂散参数引起的功率模块电流不均时,将每个功率模块等效的电压源和输出阻抗均有误差,从而导致电流不均。该实施方式直接调节单个功率模块的输出参考电压,可视为调节功率模块等效模型中的电压源,最终可实现各个功率模块的等效模型中电压源与输出阻抗的匹配关系,最终实现均流。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (20)
1.一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,其特征在于,在每个功率单元中执行以下步骤:
步骤11:采集变流器输出电流,将变流器输出电流除以变流器中并联的功率模块数量得到变流器输出平均电流;采集本功率模块输出电流;
步骤12:将所述变流器输出平均电流及所述功率模块输出电流进行电感电流控制处理得到驱动修正参数;
步骤13:将所述驱动修正参数及所述功率模块输出电流进行时间修正处理得到驱动修正时间;
步骤14:利用驱动修正时间修正本功率模块的主控制器同步PWM驱动信号的占空比得到本功率模块的模块驱动信号;
步骤15:利用所述模块驱动信号控制本功率模块的功率单元。
2.根据权利要求1所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,其特征在于,所述步骤12中电感电流控制处理步骤进一步包括:
步骤121:计算变流器输出平均电流的有效值,计算功率模块输出电流的有效值;
步骤122:然后计算变流器输出平均电流的有效值及功率模块输出电流的有效值的差值;
步骤123:将所述差值进行PID控制运算得到驱动修正参数;
或者,所述步骤12中电感电流控制处理步骤进一步包括:
步骤121:计算变流器输出平均电流和功率模块输出电流的差值;
步骤122:将所述差值进行重复控制运算得到驱动修正参数。
3.根据权利要求1或2所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,其特征在于,所述步骤13中时间修正处理步骤进一步包括步骤131:
步骤131为:计算驱动修正参数与功率模块输出电流的乘积,对乘积进行限幅处理,得到驱动修正时间;
或者步骤131为:提取功率模块输出电流的相位,计算所述相位与驱动修正参数的乘积,对乘积进行限幅处理,得到驱动修正时间。
4.根据权利要求3所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,其特征在于,所述对乘积的限幅处理是这样的:当所述乘积大于最大阈值时,将乘积设为最大阈值,当乘积小于最小阈值时,将乘积设为最小阈值;功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值除以直流母线电压为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。
5.根据权利要求3所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,其特征在于,步骤14中,当驱动修正时间为正值时,降低主控制器同步PWM驱动信号的占空比;当驱动修正时间为负值时,增加主控制器同步PWM驱动信号的占空比。
6.一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,其特征在于,在每个功率单元中执行以下步骤:
步骤21:采集变流器输出电流,将变流器输出电流除以变流器中并联的功率模块数量得到变流器输出平均电流;采集本功率模块中的功率单元输出电流;
步骤22:将所述变流器输出平均电流及所述功率单元输出电流进行电感电流控制处理得到参考电压修正参数;
步骤23:将所述参考电压修正参数及功率模块输出电压参考值进行参考电压修正处理得到修正参考电压;
步骤24:利用所述修正参考电压调制主控制器同步载波信号得到本功率模块的模块驱动信号;
步骤25:利用所述模块驱动信号控制本功率模块的功率单元。
7.根据权利要求6所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,其特征在于,所述步骤22中电感电流控制处理步骤进一步包括:
步骤221:计算变流器输出平均电流的有效值,计算功率模块输出电流的有效值;
步骤222:然后计算变流器输出平均电流的有效值及功率模块输出电流的有效值的差值;
步骤223:对所述差值进行PID控制运算得到参考电压修正参数;
或者,所述步骤22中电感电流控制处理步骤进一步包括:
步骤221:计算变流器输出平均电流和功率模块输出电流的差值;
步骤222:对所述差值进行重复控制运算得到参考电压修正参数。
8.根据权利要求6或7所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,其特征在于,所述步骤23中参考电压修正处理步骤进一步包括:
步骤231:计算所述参考电压修正参数与功率模块输出电压参考值的乘积;
步骤232:计算所述乘积与功率模块输出电压参考值的差值,对所述差值进行限幅处理;
步骤233:将经过限幅处理后的差值与功率模块输出电压参考值相加得到修正参考电压;
或者所述步骤23中参考电压修正处理步骤进一步包括:
步骤231:对所述参考电压修正参数进行限幅处理;
步骤232:将经过限幅处理后的参考电压修正参数与功率模块输出电压参考值相加到修正参考电压;
再或者,所述步骤23中参考电压修正处理步骤进一步包括:
步骤231:提取功率模块输出电压参考值的相位;
步骤232:计算所述相位与参考电压修正参数的乘积;
步骤233:对所述乘积进行限幅处理,将限幅处理后的乘积与功率模块输出电压参考值相加得到修正参考电压。
9.根据权利要求8所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,其特征在于,所述限幅处理是这样的:当所述差值大于最大阈值时,将差值设为最大阈值,当差值小于最小阈值时,将差值设为最小阈值;功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数;
或者所述限幅处理是这样的:当所述参考电压修正参数大于最大阈值时,将所述参考电压修正参数设为最大阈值,当所述参考电压修正参数小于最小阈值时,将所述参考电压修正参数设为最小阈值;功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数;
再或者所述限幅处理是这样的:当所述乘积大于最大阈值时,将所述乘积设为最大阈值,当所述乘积小于最小阈值时,将所述乘积设为最小阈值;功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。
10.根据权利要求6所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制方法,其特征在于,在步骤24中:利用所述修正参考电压调制主控制器同步载波信号的方式为SVPWM、SPWM或滞环控制。
11.一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,其特征在于,每个功率模块中包含均流控制器,所述均流控制器包括以下功能模块:
电感电流控制器,用于将所述变流器输出平均电流及所述功率模块输出电流进行电感电流控制处理得到驱动修正参数;
时间修正模块,用于将所述驱动修正参数及所述功率模块输出电流进行时间修正处理得到驱动修正时间;
驱动信号修正模块,用于利用驱动修正时间修正本功率模块的主控制器同步PWM驱动信号的占空比得到本功率模块的模块驱动信号。
12.根据权利要求11所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,其特征在于,所述电感电流控制器进一步包括:
变流器输出平均电流有效值计算模块,用于计算变流器输出平均电流的有效值;
功率模块输出电流有效值计算模块,用于计算功率模块输出电流的有效值;
差值计算模块,用于计算变流器输出平均电流的有效值及功率模块输出电流的有效值的差值;
PID控制器,用于将所述差值进行PID控制运算得到驱动修正参数;
或者,所述电感电流控制器进一步包括:
差值计算模块,用于计算变流器输出平均电流和功率模块输出电流的差值;
重复控制器,用于对所述差值进行重复控制运算得到驱动修正参数。
13.根据权利要求11或12所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,其特征在于,所述时间修正模块进一步包括:
乘积计算模块,用于计算驱动修正参数与功率模块输出电流的乘积;
限幅处理模块,用于对乘积进行限幅处理得到驱动修正时间;
或者所述时间修正模块进一步包括:
相位提取模块,用于提取功率模块输出电流的相位;
乘积计算模块,用于计算所述相位与驱动修正参数的乘积,对乘积进行限幅处理,得到驱动修正时间。
14.根据权利要求13所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,其特征在于,所述限幅模块,用于当所述乘积大于最大阈值时,将乘积设为最大阈值,当乘积小于最小阈值时,将乘积设为最小阈值;功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值除以直流母线电压为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。
15.根据权利要求13所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,其特征在于,所述驱动信号修正模块,用于当驱动修正时间为正值时,降低主控制器同步PWM驱动信号的占空比;当驱动修正时间为负值时,增加主控制器同步PWM驱动信号的占空比。
16.一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,其特征在于,每个功率模块中包括均流控制器,所述均流控制器包括以下功能模块:
电感电流控制器,用于将所述变流器输出平均电流及所述功率单元输出电流进行电感电流控制处理得到参考电压修正参数;
参考电压修正模块,用于将所述参考电压修正参数及功率模块输出电压参考值进行参考电压修正处理得到修正参考电压;
驱动信号生成模块,利用所述修正参考电压调制主控制器同步载波信号得到本功率模块的模块驱动信号。
17.根据权利要求16所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,其特征在于,所述电感电流控制器进一步包括:
变流器输出平均电流有效值计算模块,用于计算变流器输出平均电流的有效值;
功率模块输出电流有效值计算模块,用于计算功率模块输出电流的有效值;
差值计算模块,用于计算变流器输出平均电流的有效值及功率模块输出电流的有效值的差值;
PID控制器,用于对所述差值进行PID控制运算得到参考电压修正参数;
或者,所述电感电流控制器进一步包括:
差值计算模块,用于计算变流器输出平均电流和功率模块输出电流的差值;
重复控制器,用于对所述差值进行重复控制运算得到参考电压修正参数。
18.根据权利要求16或17所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,其特征在于,所述参考电压修正模块进一步包括:
乘积计算模块,用于计算所述参考电压修正参数与功率模块输出电压参考值的乘积;
差值计算模块,用于计算所述乘积与功率模块输出电压参考值的差值;
限幅处理模块,用于对所述差值进行限幅处理;
求和模块吗,用于将经过限幅处理后的差值与功率模块输出电压参考值相加得到修正参考电压;
或者所述参考电压修正模块进一步包括:
限幅处理模块,用于对所述参考电压修正参数进行限幅处理;
求和模块,用于将经过限幅处理后的参考电压修正参数与功率模块输出电压参考值相加到修正参考电压;
再或者,所述参考电压修正模块进一步包括:
相位提取模块,用于提取功率模块输出电压参考值的相位;
乘积计算模块,用于计算所述相位与参考电压修正参数的乘积;
限幅处理模块,用于对所述乘积进行限幅处理;
求和模块,用于将限幅处理后的乘积与功率模块输出电压参考值相加得到修正参考电压。
19.根据权利要求18所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,其特征在于,所述限幅处理模块用于当所述差值大于最大阈值时,将差值设为最大阈值,当差值小于最小阈值时,将差值设为最小阈值;功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数;
或者所述限幅处理模块用于当所述参考电压修正参数大于最大阈值时,将所述参考电压修正参数设为最大阈值,当所述参考电压修正参数小于最小阈值时,将所述参考电压修正参数设为最小阈值;功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数;
再或者所述限幅处理模块用于当所述乘积大于最大阈值时,将所述乘积设为最大阈值,当所述乘积小于最小阈值时,将所述乘积设为最小阈值;功率模块输出电感的电感量乘以电感尖峰电流最大峰峰值为最大阈值,最小阈值为最大阈值的负数。
20.根据权利要求16所述的一种同步驱动并联功率模块变流器的均流控制器,其特征在于,所述驱动信号生成模块修正参考电压调制主控制器同步载波信号的方式为SVPWM、SPWM或滞环控制。
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