CN113691144A - 一种输出稳定电压的功率变换器控制系统 - Google Patents

一种输出稳定电压的功率变换器控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113691144A
CN113691144A CN202110902435.5A CN202110902435A CN113691144A CN 113691144 A CN113691144 A CN 113691144A CN 202110902435 A CN202110902435 A CN 202110902435A CN 113691144 A CN113691144 A CN 113691144A
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
voltage
power converter
power
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110902435.5A
Other languages
English (en)
Inventor
张月匣
孔德伟
刘凯杰
韩知杰
孙保进
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Jieqiang Power Equipment Co ltd
Original Assignee
Tianjin Jieqiang Power Equipment Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Jieqiang Power Equipment Co ltd filed Critical Tianjin Jieqiang Power Equipment Co ltd
Priority to CN202110902435.5A priority Critical patent/CN113691144A/zh
Publication of CN113691144A publication Critical patent/CN113691144A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/068—Electronic means for switching from one power supply to another power supply, e.g. to avoid parallel connection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/08—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems requiring starting of a prime-mover
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明涉及车载不间断电源技术领域，尤其涉及一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其包括功率变换器、输入单元、输出单元、车载发电机及用电设备，功率变换器的主回路包括整流稳压单元、逆变单元及双向电压变换单元，整流稳压单元通过输入单元与车载发电机及市电连接，整流稳压单元与逆变单元通过线缆连接，逆变单元与用电设备之间通过输出单元连接，双向电压变换单元与整流稳压单元及逆变单元之间通过电缆双向连接，整流稳压单元包括三相PWM整流模块及稳压支撑电容。本发明提供的系统性能稳定，具有瞬时补功功能且发电机熄火后保证设备不间断供电，以满足大功率稳定输出电压要求。

Description

一种输出稳定电压的功率变换器控制系统
技术领域
本发明涉及车载不间断电源技术领域，尤其涉及一种输出稳定电压的功率变换器控制系统。
背景技术
目前战术车辆上装设备电力需求日益增大以及通指设备、上装武器装备多元化供电需求，对车载发电机功率需求越来越大，最终的用电品质及稳定性需求也越来越高。目前在户外车载发电系统一般是柴油发电机或者取力器发电系统，柴油发电机虽然能够发出高品质稳定电能，但因重量大，体积大，且价格比较昂贵。取力器发电系统安装于车辆底盘，但取力器发电系统一般只能发出20Kw以下的电功率，不能满足输出功率在50Kw以上大功率稳定输出的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供性能稳定，具有瞬时补功功能且发电机熄火后保证设备不间断供电，以满足大功率稳定输出电压要求的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其包括功率变换器、输入单元、输出单元、车载发电机及用电设备，功率变换器的主回路包括整流稳压单元、逆变单元及双向电压变换单元，所述整流稳压单元通过输入单元与车载发电机及市电连接，整流稳压单元与逆变单元通过线缆连接，逆变单元与用电设备之间通过输出单元连接，双向电压变换单元与整流稳压单元及逆变单元之间通过电缆双向连接，所述整流稳压单元包括三相PWM整流模块及稳压支撑电容，所述逆变单元为三相四桥臂逆变系统，所述双向电压变换单元包括双向BUCK-BOOST及蓄电池。
优化的，输入单元包括输入电抗、预充电路及功率因数校正单元。
进一步，输出单元包括输出电抗、安规电容及开关。
进一步，PWM整流模块采用电压矢量定向双闭环控制策略，外环为直流母线电压闭环控制，内环为电流前馈解耦控制。
优化的，三相四桥臂逆变系统通过对称分量计算来补偿不平衡负载。
进一步，功率变换器设有温度采样控制装置及电压标定装置，对功率变换器的温度、直流及交流电压、电流采样，实现车载发电机、蓄电池以及变换器状态监测及故障检查。
进一步，输出稳定电压的功率变换器控制系统，设有显示屏，功率变换器通过CAN总线进行电池电压、电量管理及功率变换器之间的信息交互，并且电池电压、电量，电机内部温度及各种报警信息都会显示在显示屏上。
本发明的有益效果
本发明提供的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，具有如下优点：
1.功率大，功能可靠，性能稳定，能满足现有相应军种上装设备的用电需求；
2.具有补功功能，在发电机输出功率不足时，蓄电池能够瞬时补功；
3.发电机熄火后，蓄电池补功，能够保证设备不间断供电。
附图说明
图1为本发明系统组成图；
图2为功率变换器电路结构示意图；
图3为PWM整流控制框图；
图4为电压-电流控制系统图；
图5为电压调制策略电压矢量图；
图6为基于SCC方法的控制策略示意图；
具体实施方式
一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其包括功率变换器、输入单元、输出单元、车载发电机及用电设备，功率变换器的主回路包括整流稳压单元、逆变单元及双向电压变换单元，整流稳压单元通过输入单元与车载发电机及市电连接，整流稳压单元与逆变单元通过线缆连接，逆变单元与用电设备之间通过输出单元连接，双向电压变换单元与整流稳压单元及逆变单元之间通过电缆双向连接，整流稳压单元包括三相PWM整流模块及稳压支撑电容，稳压支撑电容可以起到稳压作用。AC-DC采用PWM整流电路拓扑结构，可以实现发电机侧单位功率因数控制以及适应发电机宽范围电压、频率变化，并检测三相输入相、线电压，相电流，直流母线电压、电流。
逆变单元为三相四桥臂逆变系统，可以适应三相四线制负载需求，保证输出电压380V/50Hz。同时可以检测三相输出相电压、相电流，中线电流。
双向电压变换单元包括双向BUCK-BOOST及蓄电池，使系统正常运行时，能够为蓄电池充电，在发电机输出功率不足时，电池能够瞬时补功，保证设备稳定输出，并且在发电机熄火后，电池补功，能够保证设备不间断供电。
优化的，输入单元包括输入电抗、预充电路及功率因数校正单元，方便实现稳定输入控制。
进一步，输出单元包括输出电抗、安规电容及开关，方便实现稳定输出控制。
进一步，PWM整流模块采用电压矢量定向双闭环控制策略，外环为直流母线电压闭环控制，内环为电流前馈解耦控制，便于实现直流电压稳定控制以及交流侧单位功率因数控制。
优化的，三相四桥臂逆变系统通过对称分量计算来补偿不平衡负载。系统包括多个通道，在每个通道中都包含一个外部电压环路和一个内部电流环路。两个控制回路均采用PI控制器，以确保电压和电流调节，d-q轴存在的耦合，也通过解耦项进行消除。
采用SCC对称分量计算方法，将不平衡的电压和电流分解为对称分量，从而可以在三个不同的顺序分量中独立调整控制变量，第一个通道控制dq0坐标系中电压和电流的正序分量，而第二个通道则调节电压和电流的负序分量。第三通道用于补偿同极性电压和电流。三个不同顺序组件中的独立控制提供了卓越的性能来补偿不平衡负载。
进一步，功率变换器设有温度采样控制装置及电压标定装置，对功率变换器的温度、直流及交流电压、电流采样，实现车载发电机、蓄电池以及变换器状态监测及故障检查。
其实现的保护功能包括：
过热保护：检测点温度超过90℃，关机告警。
过压保护：输入过压保护：在空载状态下，当市电输入电压超过设定的电压值418V，关机保护告警。输出过压保护：在空载状态下，当系统输出交流电压大于等于设定的电压值399V(不大于额定值的1.05倍)，自动切断交流输出。
欠压保护：输入欠压保护：在空载状态下，当市电输入电压低于设定的电压值342V，关机保护告警。输出欠压保护：在空载状态下，当系统输出交流电压小于等于设定的电压值361V(不小于额定值的0.95倍)，自动切断交流输出。
过流保护：使输出电流逐渐增加至额定负载的120％(允许有偏离)，2min应保护无输出。
短路保护：输出短路时，关机保护告警，设备无损坏。
功率管过流保护：功率开关管压降超过安全值关机告警。
进一步，输出稳定电压的功率变换器控制系统，设有显示屏，功率变换器通过CAN总线进行电池电压、电量管理及功率变换器之间的信息交互，并且电池电压、电量，电机内部温度及各种报警信息都会显示在显示屏上。
综上所述，本发明所保护的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，性能稳定，具有瞬时补功功能且发电机熄火后保证设备不间断供电，能够满足大功率稳定输出电压要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其特征在于，包括功率变换器、输入单元、输出单元、车载发电机及用电设备，功率变换器的主回路包括整流稳压单元、逆变单元及双向电压变换单元，所述整流稳压单元通过输入单元与车载发电机及市电连接，整流稳压单元与逆变单元通过线缆连接，逆变单元与用电设备之间通过输出单元连接，双向电压变换单元与整流稳压单元及逆变单元之间通过电缆双向连接，所述整流稳压单元包括三相PWM整流模块及稳压支撑电容，所述逆变单元为三相四桥臂逆变系统，所述双向电压变换单元包括双向BUCK-BOOST及蓄电池。
2.根据权利要求1所述的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其特征在于，所述输入单元包括输入电抗、预充电路及功率因数校正单元。
3.根据权利要求1所述的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其特征在于，所述输出单元包括输出电抗、安规电容及开关。
4.根据权利要求1所述的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其特征在于，PWM整流模块采用电压矢量定向双闭环控制策略，外环为直流母线电压闭环控制，内环为电流前馈解耦控制。
5.根据权利要求4所述的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其特征在于，所述三相四桥臂逆变系统通过对称分量计算来补偿不平衡负载。
6.根据权利要求1所述的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其特征在于，功率变换器设有温度采样控制装置及电压标定装置，对功率变换器的温度、直流及交流电压、电流采样，实现车载发电机、蓄电池以及变换器状态监测及故障检查。
7.根据权利要求1所述的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其特征在于，设有显示屏，功率变换器通过CAN总线进行电池电压、电量管理及功率变换器之间的信息交互，并且电池电压、电量，电机内部温度及各种报警信息都会显示在显示屏上。
CN202110902435.5A 2021-08-06 2021-08-06 一种输出稳定电压的功率变换器控制系统 Pending CN113691144A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110902435.5A CN113691144A (zh) 2021-08-06 2021-08-06 一种输出稳定电压的功率变换器控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110902435.5A CN113691144A (zh) 2021-08-06 2021-08-06 一种输出稳定电压的功率变换器控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113691144A true CN113691144A (zh) 2021-11-23

Family

ID=78579045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110902435.5A Pending CN113691144A (zh) 2021-08-06 2021-08-06 一种输出稳定电压的功率变换器控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113691144A (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1202281A (zh) * 1995-10-11 1998-12-16 英威泰克经营公司 组合式电源
CN101647170A (zh) * 2006-11-16 2010-02-10 康明斯发电Ip公司 发电系统及方法
CN102938580A (zh) * 2012-11-27 2013-02-20 宁夏电力公司信息通信分公司 便携式多功能应急抢修电源
CN104333108A (zh) * 2014-11-14 2015-02-04 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种用于电动汽车的应急救援充电车电气系统及其工作方法
CN104659889A (zh) * 2015-03-03 2015-05-27 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种基于轴取力发电机的车载式电动汽车应急救援充电车及其工作方法
CN104670127A (zh) * 2014-12-23 2015-06-03 山东精久科技有限公司 一种车载自供电电源系统及自供电方法
CN105226804A (zh) * 2015-10-10 2016-01-06 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种适用于航天移动测控的车载微电网系统
CN207801570U (zh) * 2018-02-10 2018-08-31 中瑞鸿电气有限公司 储能式应急电源车
CN110571915A (zh) * 2019-09-19 2019-12-13 浙江工业大学 一种智能型储能电源车不间断供电系统装置及其控制方法
US10562404B1 (en) * 2015-10-05 2020-02-18 University Of Maryland Integrated onboard chargers for plug-in electric vehicles
CN111817344A (zh) * 2020-07-07 2020-10-23 青岛瑞阳电子有限公司 一种道路、轨道、水上等载运工具取力发电系统
CN112865063A (zh) * 2021-01-12 2021-05-28 中铁电气化局集团有限公司 能量路由器和车辆运行控制方法、存储介质
CN113054832A (zh) * 2021-03-10 2021-06-29 东北大学 一种新能源汽车电源系统及分配方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1202281A (zh) * 1995-10-11 1998-12-16 英威泰克经营公司 组合式电源
CN101647170A (zh) * 2006-11-16 2010-02-10 康明斯发电Ip公司 发电系统及方法
CN102938580A (zh) * 2012-11-27 2013-02-20 宁夏电力公司信息通信分公司 便携式多功能应急抢修电源
CN104333108A (zh) * 2014-11-14 2015-02-04 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种用于电动汽车的应急救援充电车电气系统及其工作方法
CN104670127A (zh) * 2014-12-23 2015-06-03 山东精久科技有限公司 一种车载自供电电源系统及自供电方法
CN104659889A (zh) * 2015-03-03 2015-05-27 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种基于轴取力发电机的车载式电动汽车应急救援充电车及其工作方法
US10562404B1 (en) * 2015-10-05 2020-02-18 University Of Maryland Integrated onboard chargers for plug-in electric vehicles
CN105226804A (zh) * 2015-10-10 2016-01-06 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种适用于航天移动测控的车载微电网系统
CN207801570U (zh) * 2018-02-10 2018-08-31 中瑞鸿电气有限公司 储能式应急电源车
CN110571915A (zh) * 2019-09-19 2019-12-13 浙江工业大学 一种智能型储能电源车不间断供电系统装置及其控制方法
CN111817344A (zh) * 2020-07-07 2020-10-23 青岛瑞阳电子有限公司 一种道路、轨道、水上等载运工具取力发电系统
CN112865063A (zh) * 2021-01-12 2021-05-28 中铁电气化局集团有限公司 能量路由器和车辆运行控制方法、存储介质
CN113054832A (zh) * 2021-03-10 2021-06-29 东北大学 一种新能源汽车电源系统及分配方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOHAMMAD REZA MIVEH 等: "Control techniques for three-phase four-leg voltage source inverters in autonomous microgrids: A review", 《RENEWABLE & SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS》, vol. 54, pages 1592 - 1610, XP055612573, DOI: 10.1016/j.rser.2015.10.079 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11299051B2 (en) Electric charging system and method
Kuperman et al. Battery charger for electric vehicle traction battery switch station
US10770895B2 (en) Power distribution systems
US11594952B2 (en) Auxiliary power supply device for inverter, inverter, and method for starting the same
CN105790398A (zh) 一种电动大巴半车载快速充电方法及其充电装置
CN108494072A (zh) 一种模块化蓄电池航空起动电源系统
CN105119290B (zh) 一种不间断电源的功率补偿系统及控制方法
CN102468682A (zh) 一种交直流两用的高压直流电源系统
US9809118B2 (en) System and method for parallel power supply control for auxiliary converters of motor train unit in presence of interconnecting lines
CN103023344A (zh) 一种通用的智能电网电力电子装置
US9768617B2 (en) Power management system comprising a power source, a source of renewable energy, and a power converter
CN208226639U (zh) 一种模块化蓄电池航空起动电源系统
CN103683435A (zh) 移动式电源的稳压稳频ups与智能充电一体化方法
CN113315220A (zh) 一种不间断直流供电装置及控制方法
CN117048401B (zh) 基于小型光储逆变器的辅助回路供电系统及控制方法
CN116526482A (zh) 一种多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法和装置
CN116404679A (zh) 微电网补偿装置及微电网补偿方法
CN113691144A (zh) 一种输出稳定电压的功率变换器控制系统
CN114179643B (zh) 一种双向充电桩
CN202817886U (zh) 不间断电源
CN115473420A (zh) 基于直流28v储能单元多重逆变的交直流地面供电电源装置
CN114844197A (zh) 一种煤矿局部通风机应急储能电源系统
CN114336647A (zh) 一种动态电压恢复器双向充电装置及其控制方法
CN107465188A (zh) 四象限双向变换装置及微网系统
CN113410904A (zh) 一种多模块并联型应急电源及控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination