CN117220517A - 一种直流集电系统及电压控制方法和相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种直流集电系统及电压控制方法和相关装置，其中，所提的直流集电系统拓扑中各个子模块的电感相互耦合，共用一个铁芯；针对升压和降压运行模式，提出基于端口电压和耦合电流的前馈校正网络及其切换方式，消除了当存在扰动时电感耦合作用对占空比信号的不利影响，降低系统运行的电流应力，增强了直流集电系统的稳定性；而所提出的控制方法中加入电压控制回路，保障分散的波浪能发电机组及整流模块的端口电压稳定。从而解决了现有技术没有考虑到多端口直流集电系统中端口电压的严重耦合和系统运行应力过大的问题，使得直流输电系统抗干扰能力差且电压控制不稳定的问题。
Description
技术领域
本申请涉及波浪能发电技术领域，尤其涉及一种直流集电系统及电压控制方法和相关装置。
背景技术
大型阵列浮子式波浪能发电装置在一定范围的海面上设置多个振荡浮子组形成有规律的阵列组合，使其能够同时收集不同位置的波浪能,从而通过永磁同步电机发电，呈现出多浮子和多发电机组分散运行、均匀连续传输能量的特点。这也意味着大型阵列浮子式波浪能发电装置的电能转换和传输较为复杂，抗干扰能力不强。因此直流集电系统的设计要增强系统抗干扰能力，还要保证工作状态下直流集电系统低压侧的电压均衡稳定。
现有的大型阵列浮子式波浪能发电装置往往将一系列带有能量输出系统的发电装置分布在一定海域内，通过以液压蓄能系统为主流的中间转换平台将能量传输到发电系统进行发电，而后将得到的电能传输到集电系统中。虽然现有技术提出的多端口直流输电系统及其控制策略可在低风速条件下以更小的功率损失实现电能传输，但是，实际应用中该控制策略较为复杂，且没有考虑到多端口直流集电系统中端口电压的严重耦合问题，使得直流输电系统抗干扰能力差且电压控制不稳定。
发明内容
本申请提供了一种直流集电系统及电压控制方法和相关装置，用于解决现有技术没有考虑到多端口直流集电系统中端口电压的严重耦合和系统运行应力过大的问题，使得直流输电系统抗干扰能力差且电压控制不稳定的问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种直流集电系统，所述系统包括：n个子模块，所述子模块为：四开关DC-DC变换电路；
所述四开关DC-DC变换电路在低压侧接入波浪能发电机组，将波浪能发电机组的直流电压进行电压抬升和能量汇集后串联接入高压侧高压直流总线；
相邻的两个所述四开关DC-DC变换电路通过引入耦合电感和受控电压源进行串联连接。
可选地，所述四开关DC-DC变换电路，具体包括：低压侧电容、四个由开关管和二极管反并联连接而成的开关结构、耦合电感、高压侧电容；
其中，开关管S1i的源极和开关管S2i的漏极串联，且对应的两个开关结构共同组成高压侧桥臂，所述高压侧桥臂与高压侧电容Ci并联组成高压侧半桥模块，并从开关管S1i和开关管S2i的串联端引出，与所述受控电压源、所述耦合电感串联，并与低压侧桥臂连接；
所述低压侧桥臂中，开关管S3i漏极和开关管S4i源极串联，且对应的两个开关结构共同组成所述低压侧桥臂，再与低压侧电容Csi并联组成低压侧半桥模块，并从开关管S3i和开关管S4i串联端引出，与所述耦合电感连接。
可选地，所述波浪能发电机组与所述四开关DC-DC变换电路之间，还包括：整流模块；
所述整流模块：用于将所述波浪能发电机组输出的交流电转化直流电后输入所述四开关DC-DC变换电路的低压侧。
本申请第二方面提供一种直流集电系统的控制方法，所述方法包括：应用于上述第一方面所述的直流集电系统，方法包括：
设计低压侧电压控制环和耦合电感解耦网络；
当整流模块的类型为PWM时，通过所述低压侧电压控制环采集子模块的低压侧端口电压，将所述低压侧端口电压与预设的参考电压值进行比较，使得比较结果通过PI控制器得出校正前的调制信号占空比；
将所述调制信号占空比输入到所述耦合电感解耦网络进行校正处理，得到校正后的调制信号占空比；
将占空比校正后的调制信号的电压与载波的电压进行电压幅值大小比较，根据比较结果生成子模块开关管的驱动信号，从而驱动子模块工作在降压模式或者升压模式。
可选地，所述耦合电感解耦网络为前馈校正解耦网络。
可选地，当处于所述降压模式时，所述前馈校正解耦网络的函数表达式为：
式中，GV11为子模块1的小信号占空比到子模块1的小信号输出电压的传递函数GV12为子模块1的小信号输入电压到子模块1的小信号输出电压的传递函数Gv13为子模块2的小信号电感电流到子模块1的小信号输出电压的传递函数GV21为子模块2的小信号占空比到子模块2的小信号输出电压的传递函数GV22为子模块2的小信号输入电压到子模块2的小信号输出电压的传递函数GV23为子模块1的小信号电感电流到子模块2的小信号输出电压的传递函数d1为子模块1的占空比，V1为子模块1的输入电压，L11为子模块1耦合电感的自感；CS1为子模块1的输出电容；M为耦合电感的互感；d2为子模块2的占空比，V2为子模块2的输入电压，L22为子模块2耦合电感的自感；CS2为子模块2的输出电容。
可选地，当处于所述升压模式时，所述前馈校正解耦网络的函数表达式为：
式中，GV11为子模块1的小信号占空比到子模块1的小信号输出电压的传递函数GV12为子模块1的小信号输入电压到子模块1的小信号输出电压的传递函数Gv13为子模块2的小信号电感电流到子模块1的小信号输出电压的传递函数GV21为子模块2的小信号占空比到子模块2的小信号输出电压的传递函数GV22为子模块2的小信号输入电压到子模块2的小信号输出电压的传递函数GV23为子模块1的小信号电感电流到子模块2的小信号输出电压的传递函数d1为子模块1的占空比，V1为子模块1的输入电压，L11为子模块1耦合电感的自感；CS1为子模块1的输出电容；M为耦合电感的互感；d2为子模块2的占空比，V2为子模块2的输入电压，L22为子模块2耦合电感的自感；CS2为子模块2的输出电容。
本申请第三方面提供一种直流集电系统的控制装置，其特征在于，包括：
设计单元，用于设计低压侧电压控制环和耦合电感解耦网络；
控制单元，用于当整流模块的类型为PWM时，通过所述低压侧电压控制环采集子模块的低压侧端口电压，将所述低压侧端口电压与预设的参考电压值进行比较，使得比较结果通过PI控制器得出校正前的调制信号占空比；
校正单元，用于将所述调制信号占空比输入到所述耦合电感解耦网络进行校正处理，得到校正后的调制信号占空比；
生成单元，用于将占空比校正后的调制信号的电压与载波的电压进行电压幅值大小比较，根据比较结果生成子模块开关管的驱动信号，从而驱动子模块工作在降压模式或者升压模式。
本申请第四方面提供一种直流集电系统的控制设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第二方面所述的直流集电系统的控制方法的步骤。
本申请第五方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第二方面所述的直流集电系统的控制方法。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
现有实际应用中各个直流集电系统子模块可能会受到电感相互耦合的影响，而现有技术未考虑到消除这种不利影响。而本申请提出了一种面向波浪能发电机组的耦合电感型直流集电系统及其电压控制方法，所提出的解耦网络通过加入前馈校正的反馈回路，经过前馈校正后消除了电感间的耦合影响，并可有效抑制波浪能发电机组电压、功率波动导致的高压直流电压振荡，也能够有效抵抗调制信号占空比扰动对输出电压的影响，增强了直流集电系统的稳定性。
附图说明
图1为本申请实施例中提供的一种直流集电系统的结构示意图；
图2为本申请实施例中提供的一种子模块调制策略；
图3为本申请实施例中提供的一种双模块直流集电系统电路拓扑；
图4为本申请实施例中提供的一种双子模块直流集电系统控制框图；
图5为本申请实施例中提供的一种去干扰控制框图；
图6为本申请实施例中提供的一种波浪能直流集电系统电压控制策略；
图7为本申请实施例中提供的一种直流集电系统的控制方法的流程示意图；
图8为本申请实施例中提供的一种直流集电系统的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，本申请实施例中提供的一种直流集电系统，包括：n个子模块，子模块为：四开关DC-DC变换电路；
在本实施例中，四开关DC-DC变换电路，具体包括：低压侧电容、四个由开关管和二极管反并联连接而成的开关结构、耦合电感、高压侧电容；
其中，开关管S1i的源极和开关管S2i的漏极串联，且对应的两个开关结构共同组成高压侧桥臂，高压侧桥臂与高压侧电容Ci并联组成高压侧半桥模块，并从开关管S1i和开关管S2i的串联端引出，与受控电压源、耦合电感串联，并与低压侧桥臂连接；
低压侧桥臂中，开关管S3i漏极和开关管S4i源极串联，且对应的两个开关结构共同组成低压侧桥臂，再与低压侧电容Csi并联组成低压侧半桥模块，并从开关管S3i和开关管S4i串联端引出，与耦合电感连接。
四开关DC-DC变换电路在低压侧接入波浪能发电机组，将波浪能发电机组的直流电压进行电压抬升和能量汇集后串联接入高压侧高压直流总线；
相邻的两个四开关DC-DC变换电路通过引入耦合电感和受控电压源进行串联连接。
进一步地，在一个实施例中，波浪能发电机组与四开关DC-DC变换电路之间，还包括：整流模块；
整流模块：用于将波浪能发电机组输出的交流电转化直流电后输入四开关DC-DC变换电路的低压侧。
需要说明的是，本实施例提出的直流集电系统的电路拓扑如图1所示。多端口直流集电器采用四开关DC-DC变换电路，将低压侧分散接入波浪能发电机组保证各发电机组独立运行，并且将直流电压进行电压抬升和能量汇集后串联接入高压侧高压直流总线。还通过加入耦合电感，一方面通过电感耦合作用改善了电路拓扑的动态响应性能。
在直流集电系统第i个(i＝1,2,…n)子模块中，Vsi为每个子模块低压直流侧电压。Vi为子模块高压侧电压。由于分散侧的发电机组经过直流集电装置子模块在高压侧串联，因此高压直流母线电压为各子模块的高压侧电压总和。Csi，Li,和Ci分别为第i个子模块的低压侧电容、耦合电感(与其它子模块的电感相互耦合)和高压侧电容；为了表示一个子模块与其它(n-1)个子模块之间电感的耦合作用，以第一个子模块为例，模块加入(n-1)个受控电压源与耦合电感L1串联连接，其电压参考的方向已在图中标出。
Mim(i＝1,2,3…，m＝1,2,3…，i≠m)为互感系数，i’ Lm表示其它直流集电装置子模块上的电感电流变化速率；每个子模块还包含了四个由场效应管和二极管反并联连接而成的开关结构，开关管S1i的源极和开关管S2i的漏极串联，两个开关结构共同组成高压侧桥臂，该桥臂与高压侧电容Ci并联组成高压侧半桥模块，定义高压侧电容两端电压为Vi，其从开关管S1i和开关管S2i的串联端引出，与受控电压源、高频耦合电感串联，然后与低压侧桥臂连接。低压侧桥臂中，开关管S3i漏极和开关管S4i源极串联，两个开关管共同组成低压侧桥臂，再与低压侧电容Csi并联组成低压侧半桥模块，定义低压侧电容两端电压为Vsi，从开关管S3i和开关管S4i串联端引出，与高频耦合电感连接。
以上为本申请实施例中提供的一种直流集电系统，以下为本申请实施例中提供的一种直流集电系统的控制方法。
以下为直流集电系统的控制方法的原理说明：
子模块的调制策略波形图如图2所示。通过比较载波Vc1和Vc2与调制波Vr的电压幅值大小控制子模块开关管的驱动信号；Vm1和Vm3分别为S1n和S3n的驱动信号，S2n和S4n的驱动信号Vm2和Vm4分别为Vm1和Vm3的电压取反。在一个周期中，当Vr完全低于Vc2时，S3n截止，S4n导通，Si1和Si2交替导通，子模块工作在降压模式；当Vr完全高于Vc1时，S2n截止，S1n导通，S3n和S4n交替工作，子模块工作在升压模式。
双子模块组成的直流集电系统拓扑图如图3所示，其中两个子模块低压侧分散接入各个发电机组，高压侧串联接入高压直流总线。子模块能够实现电流双向流动和功率双向传输，在分析一个周期内低压侧电压抬升传输到高压侧时，低压侧与波浪能发电机组连接的端口可以视为电源，其加在低压侧电容Csi，i＝1,2上的电压为Vsi；在分析对低压侧的发电机组进行控制时，与高压直流总线端的连接口可以视为电源，其加在高压侧电容Ci，i＝1,2上的电压为Vi。定义流经低压侧电容的电流为icsi，其幅值大小与电感电流iLi相等，参考方向已在图中标出；由于各子模块的低压侧和高压侧桥臂间通过高频耦合电感Li，i＝1,2相连，设电感的自感系数分别为L11、L22，流过耦合电感的电流分别为iL1、iL2。为了便于直观分析电感耦合的作用，将两个子模块之间电感的耦合作用等效为与耦合电感串联的受控电压源，其参考方向已在图中标出，M为互感系数，i’ L1，i’ L2分别表示另一个直流集电子模块上的电感电流变化速率。
降压模式下，电感电流和低压侧输出电压的表达式为
其中，
升压模式下，电感电流和低压侧输出电压的表达式为
其中，
双子模块直流集电系统的控制框图如图4所示。其中，Gi11、Gi12、Gi13、Gi21、Gi22、Gi23、Gv11、Gv12、Gv13、Gv21、Gv22、Gv23分别为各变量前的系数，根据子模块工作模式的不同，其表达式也不同。
为了消除扰动量对控制量的影响，本申请采用加入前馈校正的方式实现去占空比扰动控制回路，定义采样到的子模块调制信号占空比为Δd1 *、Δd2 *，其经校正后的输出值为Δd1、Δd2。通过建立前馈校正解耦网络消除了电感耦合作用和其它干扰量对占空比的不利影响，针对输出量为低压侧端口电压的情况，得到的去干扰控制框图如图5所示。
降压模式下，前馈补偿装置的函数表达式为，
在引入解耦网络后，输出量关于子模块调制信号占空比Δd1 *、Δd2 *的表达式为：
升压模式下，前馈补偿装置的函数表达式为：
在引入解耦网络后，输出量关于子模块调制信号占空比Δd1 *、Δd2 *的表达式为：
通过解耦网络，可以消除高压侧串联电压、低压侧电流和耦合效应对输出量的影响，最终得到不含干扰量的占空比信号表达式，使输出量只与驱动信号的占空比有关。
大型阵列浮子式波浪能发电装置的发电机组，通过与整流器连接将交流电转化为直流电接入低压侧直流集电系统。以整流器类型为PWM整流为例，由于其以单位功率因数运行，能够实现波浪能发电机的最大功率点跟踪控制高压直流总线电压，故直流集电系统子模块只需使流过低压侧端口电压保持稳定即可保证系统稳定运行；在分析扰动时，需要通过控制策略消除扰动和电感耦合作用对占空比信号的不利影响。针对直流集电系统子模块的电感耦合问题和电感电流稳定等问题，本申请提出了一种波浪能直流集电系统电流控制策略。针对直流集电系统子模块的电感耦合问题和低压侧电压控制等问题，本申请提出了一种波浪能直流集电系统电压控制策略，如图6所示。
请参阅图7，本申请实施例中提供的一种直流集电系统的控制方法，包括：
步骤101、设计低压侧电压控制环和耦合电感解耦网络；
需要说明的是，本申请的直流集电系统的控制方法由两个控制回路组成：(1)低压侧电压控制回路；(2)耦合电感解耦网络。
步骤102、当整流模块的类型为PWM时，通过低压侧电压控制环采集子模块的低压侧端口电压，将低压侧端口电压与预设的参考电压值进行比较，使得比较结果通过PI控制器得出校正前的调制信号占空比；
需要说明的是，当发电机组整流方案为PWM控整流时，不需要独立控制发电机转速，仅需要控制低压侧端口电压保持稳定；首先采集子模块低压侧端口电压Vsi，i＝1,2,3…与参考电压值Vref相比较。所得结果通过PI控制器得出校正前的调制信号占空比di *
步骤103、将调制信号占空比输入到耦合电感解耦网络进行校正处理，得到校正后的调制信号占空比；
需要说明的是，通过耦合电感解耦网络得到调制信号占空比di；
步骤104、将占空比校正后的调制信号的电压与载波的电压进行电压幅值大小比较，根据比较结果生成子模块开关管的驱动信号，从而驱动子模块工作在降压模式或者升压模式。
需要说明的是，正如上面原理所述的通过比较点电压载波Vc1和Vc2与调制波Vr的电压幅值大小控制子模块开关管的驱动信号，从而驱动子模块工作在降压模式或者升压模式。
以上为本申请实施例中提供的一种直流集电系统的控制方法，以下为本申请实施例中提供的一种直流集电系统的控制装置。
请参阅图8，本本申请实施例中提供的一种直流集电系统的控制装置，包括：
设计单元201，用于设计低压侧电压控制环和耦合电感解耦网络；
控制单元202，用于当整流模块的类型为PWM时，通过低压侧电压控制环采集子模块的低压侧端口电压，将低压侧端口电压与预设的参考电压值进行比较，使得比较结果通过PI控制器得出校正前的调制信号占空比；
校正单元203，用于将调制信号占空比输入到耦合电感解耦网络进行校正处理，得到校正后的调制信号占空比；
生成单元204，用于将占空比校正后的调制信号的电压与载波的电压进行电压幅值大小比较，根据比较结果生成子模块开关管的驱动信号，从而驱动子模块工作在降压模式或者升压模式。
进一步地，本申请实施例中还提供了一种直流集电系统的控制设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述方法实施例所述的直流集电系统的控制方法的步骤。
进一步地，本申请实施例中还提供了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述方法实施例所述的直流集电系统的控制方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：RandomAccess Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种直流集电系统，其特征在于，包括：n个子模块，所述子模块为：四开关DC-DC变换电路；
所述四开关DC-DC变换电路在低压侧接入波浪能发电机组，将波浪能发电机组的直流电压进行电压抬升和能量汇集后串联接入高压侧高压直流总线；
相邻的两个所述四开关DC-DC变换电路通过引入耦合电感和受控电压源进行串联连接。
2.根据权利要求1所述的直流集电系统，其特征在于，所述四开关DC-DC变换电路，具体包括：低压侧电容、四个由开关管和二极管反并联连接而成的开关结构、耦合电感、高压侧电容；
其中，开关管S1i的源极和开关管S2i的漏极串联，且对应的两个开关结构共同组成高压侧桥臂，所述高压侧桥臂与高压侧电容Ci并联组成高压侧半桥模块，并从开关管S1i和开关管S2i的串联端引出，与所述受控电压源、所述耦合电感串联，并与低压侧桥臂连接；
所述低压侧桥臂中，开关管S3i漏极和开关管S4i源极串联，且对应的两个开关结构共同组成所述低压侧桥臂，再与低压侧电容Csi并联组成低压侧半桥模块，并从开关管S3i和开关管S4i串联端引出，与所述耦合电感连接。
3.根据权利要求1所述的直流集电系统，其特征在于，所述波浪能发电机组与所述四开关DC-DC变换电路之间，还包括：整流模块；
所述整流模块：用于将所述波浪能发电机组输出的交流电转化直流电后输入所述四开关DC-DC变换电路的低压侧。
4.一种直流集电系统的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-3中任意一项所述的直流集电系统，方法包括：
设计低压侧电压控制环和耦合电感解耦网络；
当整流模块的类型为PWM时，通过所述低压侧电压控制环采集子模块的低压侧端口电压，将所述低压侧端口电压与预设的参考电压值进行比较，使得比较结果通过PI控制器得出校正前的调制信号占空比；
将所述调制信号占空比输入到所述耦合电感解耦网络进行校正处理，得到校正后的调制信号占空比；
将占空比校正后的调制信号的电压与载波的电压进行电压幅值大小比较，根据比较结果生成子模块开关管的驱动信号，从而驱动子模块工作在降压模式或者升压模式。
5.根据权利要求4所述的直流集电系统的控制方法，其特征在于，所述耦合电感解耦网络为前馈校正解耦网络。
6.根据权利要求5所述的直流集电系统的控制方法，其特征在于，当处于所述降压模式时，所述前馈校正解耦网络的函数表达式为：
式中，GV11为子模块1的小信号占空比到子模块1的小信号输出电压的传递函数GV12为子模块1的小信号输入电压到子模块1的小信号输出电压的传递函数/>Gv13为子模块2的小信号电感电流到子模块1的小信号输出电压的传递函数/>GV21为子模块2的小信号占空比到子模块2的小信号输出电压的传递函数/>GV22为子模块2的小信号输入电压到子模块2的小信号输出电压的传递函数/>GV23为子模块1的小信号电感电流到子模块2的小信号输出电压的传递函数/>d1为子模块1的占空比，V1为子模块1的输入电压，L11为子模块1耦合电感的自感；CS1为子模块1的输出电容；M为耦合电感的互感；d2为子模块2的占空比，V2为子模块2的输入电压，L22为子模块2耦合电感的自感；CS2为子模块2的输出电容。
7.根据权利要求5所述的直流集电系统的控制方法，其特征在于，当处于所述升压模式时，所述前馈校正解耦网络的函数表达式为：
式中，GV11为子模块1的小信号占空比到子模块1的小信号输出电压的传递函数GV12为子模块1的小信号输入电压到子模块1的小信号输出电压的传递函数Gv13为子模块2的小信号电感电流到子模块1的小信号输出电压的传递函数GV21为子模块2的小信号占空比到子模块2的小信号输出电压的传递函数GV22为子模块2的小信号输入电压到子模块2的小信号输出电压的传递函数GV23为子模块1的小信号电感电流到子模块2的小信号输出电压的传递函数d1为子模块1的占空比，V1为子模块1的输入电压，L11为子模块1耦合电感的自感；CS1为子模块1的输出电容；M为耦合电感的互感；d2为子模块2的占空比，V2为子模块2的输入电压，L22为子模块2耦合电感的自感；CS2为子模块2的输出电容。
8.一种直流集电系统的控制装置，其特征在于，包括：
设计单元，用于设计低压侧电压控制环和耦合电感解耦网络；
控制单元，用于当整流模块的类型为PWM时，通过所述低压侧电压控制环采集子模块的低压侧端口电压，将所述低压侧端口电压与预设的参考电压值进行比较，使得比较结果通过PI控制器得出校正前的调制信号占空比；
校正单元，用于将所述调制信号占空比输入到所述耦合电感解耦网络进行校正处理，得到校正后的调制信号占空比；
生成单元，用于将占空比校正后的调制信号的电压与载波的电压进行电压幅值大小比较，根据比较结果生成子模块开关管的驱动信号，从而驱动子模块工作在降压模式或者升压模式。
9.一种直流集电系统的控制设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求4-7任一项所述的直流集电系统的控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求4-7任一项所述的直流集电系统的控制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311200915.2A CN117220517A (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 一种直流集电系统及电压控制方法和相关装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311200915.2A CN117220517A (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 一种直流集电系统及电压控制方法和相关装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN117220517A true CN117220517A (zh) | 2023-12-12 |
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ID=89043829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311200915.2A Pending CN117220517A (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 一种直流集电系统及电压控制方法和相关装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117220517A (zh) |
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2023
- 2023-09-18 CN CN202311200915.2A patent/CN117220517A/zh active Pending
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