CN107359621A - 一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法及系统，其中方法包括：利用有源功率因数校正装置输出无功功率到交流电网，检测三相交流电网中的A相电压Ua，获取垂直于Ua的向量U1；根据Qload和ΔUdc进行模糊推理，获取系数K，其中，Qload为接收无功补偿的负载的无功功率，ΔUdc为有源功率因数校正装置的电容参考电压Uref与电容实际电压Udc的差值；利用U2＝K*U1计算U2；利用接收无功补偿的负载的无功电流iq和U2进行矩阵运算，计算出矩阵I*，有源功率因数校正装置根据I*从交流侧吸收有功功率，以维持有源功率因数校正装置直流侧电容电压的恒定。有益效果：不需要经过PI控制器来调节有功电流ip，不需要复杂的PI参数整定，控制方法简单、可适用于不同工况，且可靠性高、稳压效果好。
Description
技术领域
本发明涉及电网控制技术领域，尤其是涉及一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法及系统。
背景技术
传统的功率因数校正方法是在负荷端分别对谐波、无功分别进行处理，负荷的总体特性如果不是按统一的数学模型综合治理，处理方法就会顾此失彼。目前，无功补偿的重要趋势是采用有源校正，采用的是一种基于波形的补偿原理，按照一定的控制策略控制校正装置，使校正装置输出无功功率，这样电网将不用提供无功功率，达到功率因数校正的目的。
由于功率因数校正装置的直流侧一般采取直流电容，在校正装置的补偿电流的过程中，由于线路阻抗和开关损耗的影响以及负载电流变化引起的系统对有功功率需求的变化，都会导致直流侧电容电压的波动，使直流侧电容欠电压甚至过电压，影响了对无功电流的补偿效果，严重时甚至会危及校正装置的可靠运行。所以在控制补偿电流的同时,必须要保持直流侧电压基本不变。
现在的有源功率因数校正装置，都需要从电网吸收一定的有功功率，以稳定直流母线电压，补偿自身的损耗。传统的稳定直流母线电压的方法，都是基于瞬时无功功率理论ip-iq法，把三相电流分解为有功电流ip、无功电流iq，根据直流母线电压的误差值，经过PI控制器，调节有功电流ip，达到稳定母线电压的目的。传统方法需要调试PI参数，在不同的工况，控制对象的参数有变化，会影响稳压效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法及系统，解决现有技术中的上述技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法，包括：
S1、利用有源功率因数校正装置输出无功功率到交流电网，对三相交流电网中的负载进行无功补偿，有源功率因数校正装置的直流侧采用直流电容，检测三相交流电网中的A相电压Ua，获取垂直于Ua的向量U1；
S2、根据Qload和ΔUdc进行模糊推理，获取系数K，其中，Qload为接收无功补偿的负载的无功功率，ΔUdc为有源功率因数校正装置的电容参考电压Uref与电容实际电压Udc的差值；
S3、利用U2＝K*U1计算U2；
S4、利用接收无功补偿的负载的无功电流iq和U2进行矩阵运算，计算出矩阵I*，有源功率因数校正装置根据I*从交流侧吸收有功功率，以维持有源功率因数校正装置直流侧电容电压的恒定。
本发明还提供一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压系统，包括：
垂直向量计算单元：利用有源功率因数校正装置输出无功功率到交流电网，对三相交流电网中的负载进行无功补偿，有源功率因数校正装置的直流侧采用直流电容，检测三相交流电网中的A相电压Ua，获取垂直于Ua的向量U1；
系数计算单元：根据Qload和ΔUdc进行模糊推理，获取系数K，其中，Qload为接收无功补偿的负载的无功功率，ΔUdc为有源功率因数校正装置的电容参考电压Uref与电容实际电压Udc的差值；
垂直矢量计算单元：利用U2＝K*U1计算U2；
电容电压调节单元：利用接收无功补偿的负载的无功电流iq和U2进行矩阵运算，计算出矩阵I*，有源功率因数校正装置根据I*从交流侧吸收有功功率，以维持有源功率因数校正装置直流侧电容电压的恒定。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：不需要经过PI控制器来调节有功电流ip，不需要复杂的PI参数整定，控制方法简单、可适用于不同工况，且可靠性高、稳压效果好。
附图说明
图1是本发明提供的一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法流程图；
图2是本发明提供的一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压系统结构框图。
附图中：1、充电模块有源功率因数校正的直流稳压系统，11、垂直向量计算单元，12、系数计算单元，13、垂直矢量计算单元，14、电容电压调节单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明利用有源功率因数校正装置输出无功功率到交流电网，对三相交流电网中的负载进行无功补偿，有源功率因数校正装置的直流侧包括直流电容，有源功率因数校正装置还包括：电网电压/电流检测电路、直流电压检测电路、PWM控制电路、直流电压控制电路；电网电压/电流检测电路检测三相交流电网的电流、电压，直流电压检测电路检测直流电容的电压，直流电压控制电路与电网电压/电流检测电路、直流电压检测电路电性连接并接收、处理电网的电流、电压数据、直流电容电压数据，直流电压控制电路向PWM控制电路发送控制指令，PWM控制电路根据直流电压控制电路的指令直接控制有源功率因数校正装置从交流侧吸收指定量的有功功率，补偿有源功率因数校正装置自身的损耗，稳定直流侧母线电容电压。
本发明提供了一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法，包括：
S1、利用有源功率因数校正装置输出无功功率到交流电网，对三相交流电网中的负载进行无功补偿，有源功率因数校正装置的直流侧采用直流电容，检测三相交流电网中的A相电压Ua，获取垂直于Ua的向量U1；
S2、根据Qload和ΔUdc进行模糊推理，获取系数K，其中，Qload为接收无功补偿的负载的无功功率，ΔUdc为有源功率因数校正装置的电容参考电压Uref与电容实际电压Udc的差值；
S3、利用U2＝K*U1计算U2；
S4、利用接收无功补偿的负载的无功电流iq和U2进行矩阵运算，计算出矩阵I*，有源功率因数校正装置根据I*从交流侧吸收有功功率，以维持有源功率因数校正装置直流侧电容电压的恒定。
本发明所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法，步骤S1中获取垂直于Ua的向量U1的方法为：
以Ua参考电压向量，查找的预设正弦波表格，将Ua滞后90度，得到垂直于Ua的向量U1；
具体的，检测三相电压中Ua的基波分量，经过锁相环PLL，与预设的正弦波表格同步，设A相电压为Ua＝E1sinωt，以Ua参考电压向量，查找的预设正弦波表格，将Ua滞后90度，得到垂直于Ua的向量U1＝E2cosωt。
本发明所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法，步骤S2中通过模糊推理获取系数K的方法为：
建立Qload、ΔUdc和系数K的对应表，输入Qload和ΔUdc的实际值，通过查询对应表，获取系数K的值，对应表的系数K根据有源功率因数校正装置直流侧电容电压的稳压效果进行动态调整。
本发明所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法，步骤S4中矩阵运算为：
根据计算I*，其中，
I*包含稳定母线电容电压需要从交流侧吸收的有功功率的量，根据I*去控制PWM控制电路的PWM脉冲，从而控制有源功率因数校正装置从交流侧吸收指定量的有功功率，从而维持有源功率因数校正装置直流侧电容电压的恒定。
本发明还提供一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压系统1，包括：
垂直向量计算单元11：利用有源功率因数校正装置输出无功功率到交流电网，对三相交流电网中的负载进行无功补偿，有源功率因数校正装置的直流侧采用直流电容，检测三相交流电网中的A相电压Ua，获取垂直于Ua的向量U1；
系数计算单元12：根据Qload和ΔUdc进行模糊推理，获取系数K，其中，Qload为接收无功补偿的负载的无功功率，ΔUdc为有源功率因数校正装置的电容参考电压Uref与电容实际电压Udc的差值；
垂直矢量计算单元13：利用U2＝K*U1计算U2；
电容电压调节单元14：利用接收无功补偿的负载的无功电流iq和U2进行矩阵运算，计算出矩阵I*，有源功率因数校正装置根据I*从交流侧吸收有功功率，以维持有源功率因数校正装置直流侧电容电压的恒定。
本发明所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压系统1，垂直向量计算单元11中：
以Ua参考电压向量，查找的预设正弦波表格，将Ua滞后90度，得到垂直于Ua的向量U1。
本发明所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压系统1，系数计算单元12中：
建立Qload、ΔUdc和系数K的对应表，输入Qload和ΔUdc的实际值，通过查询对应表，获取系数K的值，对应表的系数K根据有源功率因数校正装置直流侧电容电压的稳压效果进行动态调整。
本发明所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压系统1，电容电压调节单元14中：
根据计算I*，其中，
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：不需要经过PI控制器来调节有功电流ip，不需要复杂的PI参数整定，控制方法简单、可适用于不同工况，且可靠性高、稳压效果好。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法，其特征在于，包括：
S1、利用有源功率因数校正装置输出无功功率到交流电网，对三相交流电网中的负载进行无功补偿，所述有源功率因数校正装置的直流侧采用直流电容，检测三相交流电网中的A相电压Ua，获取垂直于Ua的向量U1；
S2、根据Qload和ΔUdc进行模糊推理，获取系数K，其中，Qload为接收无功补偿的负载的无功功率，ΔUdc为所述有源功率因数校正装置的电容参考电压Uref与电容实际电压Udc的差值；
S3、利用U2＝K*U1计算U2；
S4、利用接收无功补偿的负载的无功电流iq和U2进行矩阵运算，计算出矩阵I*，所述有源功率因数校正装置根据I*从交流侧吸收有功功率，以维持所述有源功率因数校正装置直流侧电容电压的恒定。
2.如权利要求1所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法，其特征在于，步骤S1中获取垂直于Ua的向量U1的方法为：
以Ua参考电压向量，查找的预设正弦波表格，将Ua滞后90度，得到垂直于Ua的向量U1。
3.如权利要求1所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法，其特征在于，步骤S2中通过模糊推理获取系数K的方法为：
建立Qload、ΔUdc和系数K的对应表，输入Qload和ΔUdc的实际值，通过查询对应表，获取系数K的值，对应表的系数K根据所述有源功率因数校正装置直流侧电容电压的稳压效果进行动态调整。
4.如权利要求1所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压方法，其特征在于，步骤S4中矩阵运算为：
根据计算I*，其中，
5.一种充电模块有源功率因数校正的直流稳压系统，其特征在于，包括：
垂直向量计算单元：利用有源功率因数校正装置输出无功功率到交流电网，对三相交流电网中的负载进行无功补偿，所述有源功率因数校正装置的直流侧采用直流电容，检测三相交流电网中的A相电压Ua，获取垂直于Ua的向量U1；
系数计算单元：根据Qload和ΔUdc进行模糊推理，获取系数K，其中，Qload为接收无功补偿的负载的无功功率，ΔUdc为所述有源功率因数校正装置的电容参考电压Uref与电容实际电压Udc的差值；
垂直矢量计算单元：利用U2＝K*U1计算U2；
电容电压调节单元：利用接收无功补偿的负载的无功电流iq和U2进行矩阵运算，计算出矩阵I*，所述有源功率因数校正装置根据I*从交流侧吸收有功功率，以维持有源功率因数校正装置直流侧电容电压的恒定。
6.如权利要求5所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压系统，其特征在于，垂直向量计算单元中：
以Ua参考电压向量，查找的预设正弦波表格，将Ua滞后90度，得到垂直于Ua的向量U1。
7.如权利要求5所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压系统，其特征在于，系数计算单元中：
建立Qload、ΔUdc和系数K的对应表，输入Qload和ΔUdc的实际值，通过查询对应表，获取系数K的值，对应表的系数K根据所述有源功率因数校正装置直流侧电容电压的稳压效果进行动态调整。
8.如权利要求5所述的充电模块有源功率因数校正的直流稳压系统，其特征在于，电容电压调节单元中：
根据计算I*，其中，
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