九開(kāi)關(guān)變換器的直接功率控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功率控制系統(tǒng)，該九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功率控制系統(tǒng)包括相互連接的九開(kāi)關(guān)功率變換器、上端負(fù)載、下端負(fù)載、上端電容、上端電容電壓檢測(cè)電路、下端電容、下端電容電壓檢測(cè)電路、AD轉(zhuǎn)換電路、TMS320F2812控制電路和IGBT驅(qū)動(dòng)電路。同時(shí)提供一種九開(kāi)關(guān)變換器的直接功率控制系統(tǒng)的控制方法。有益效果是該控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)九開(kāi)關(guān)變換器的同頻和異頻控制，將電壓傳感器的數(shù)量從6個(gè)減少到2個(gè)；該系統(tǒng)不需要電流傳感器，節(jié)省傳統(tǒng)控制方法的6個(gè)電流傳感器；該方法可降低系統(tǒng)成本，優(yōu)化系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)體積。
【專利說(shuō)明】
九開(kāi)關(guān)變換器的直接功率控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種九開(kāi)關(guān)變換器的直接功率控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著功率變換器小型化、高可靠性和低功耗的不斷發(fā)展，各國(guó)學(xué)者對(duì)功率變換器 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改進(jìn)，及其相應(yīng)的控制方法做出了大量工作，并取得了大量成果。
[0003] 九開(kāi)關(guān)變換器相對(duì)于傳統(tǒng)背靠背兩電平12開(kāi)關(guān)變換器減少了 3個(gè)開(kāi)關(guān)器件及其驅(qū) 動(dòng)電路，該種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在成本和體積上具有一定優(yōu)勢(shì)。
[0004] 九開(kāi)關(guān)變換器同時(shí)可具備兩路Ξ相交流輸出，可實(shí)現(xiàn)Ξ相交流負(fù)載的驅(qū)動(dòng)，其運(yùn) 行模式可分為同頻運(yùn)行和異頻運(yùn)行兩種。目前，并未發(fā)現(xiàn)關(guān)于九開(kāi)關(guān)變換器直接功率控制 方法的公開(kāi)報(bào)道。
[0005] 直接功率控制策略已經(jīng)廣泛應(yīng)用于功率變換器的控制，利用直接功率控制策略可 實(shí)現(xiàn)不同類型功率變換器的控制，但是不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)功率變換器的數(shù)學(xué)模型不同，直接功 率控制策略也有很大不同，比如:傳統(tǒng)六開(kāi)關(guān)功率變換器的數(shù)學(xué)模型與二極管錯(cuò)位式Ξ電 平功率變換器的數(shù)學(xué)模型有很大不同，兩者所設(shè)及的直接功率控制方法也有很大區(qū)別，尤 其是減少傳感器時(shí)的控制方法差別更大。也就是說(shuō)，九開(kāi)關(guān)功率變換器的數(shù)學(xué)模型較六開(kāi) 關(guān)功率變換器的數(shù)學(xué)模型更為復(fù)雜，所W二者的直接功率控制也存在較大差異。
[0006] 此外，傳統(tǒng)九開(kāi)關(guān)功率變換器的控制需檢測(cè)兩交流端的電壓和電流信號(hào)，供需6個(gè) 電壓傳感器和6個(gè)電流傳感器，傳感器數(shù)量較多，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對(duì)九開(kāi)關(guān)功率變換器開(kāi)關(guān)函數(shù)數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)，提供了一種九開(kāi)關(guān)變換 器的直接功率控制系統(tǒng)及控制方法，提供了一種九開(kāi)關(guān)功率變換器僅需兩個(gè)電壓傳感器的 直接轉(zhuǎn)矩控制方法，該結(jié)構(gòu)同時(shí)適用于九開(kāi)關(guān)功率變換器的同頻和異頻工作模式直接功率 控制，該方法僅采用2個(gè)電壓傳感器便可實(shí)現(xiàn)九開(kāi)關(guān)功率變換器的直接功率控制，降低了系 統(tǒng)成本。
[000引為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功率控制 系統(tǒng)，其中：該九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功率控制系統(tǒng)包括九開(kāi)關(guān)功率變換器、上端負(fù)載、下 端負(fù)載、上端電容、上端電容電壓檢測(cè)電路、下端電容、下端電容電壓檢測(cè)電路、AD轉(zhuǎn)換電 路、TMS320F2812控制電路和IGB巧E動(dòng)電路;連接方式為：
[0009]上端電容的一端與直流母線電壓的正極相連，另一端與下端電容電壓檢測(cè)電路的 參考點(diǎn)相連，下端電容的一端與下端電容電壓檢測(cè)電路的參考點(diǎn)相連，另一端與直流母線 電壓的負(fù)極相連;上端電容電壓檢測(cè)電路的輸入與上端電容的兩端相連，其輸出連接到AD 轉(zhuǎn)換電路的輸入端;下端電容電壓檢測(cè)電路的輸入與下端電容的兩端相連，其輸出連接到 AD轉(zhuǎn)換電路的輸入端;AD轉(zhuǎn)換電路的輸出uci和Uc2連接到TMS320F2812控制電路的輸入端； TMS320F2812控制電路的輸出連接到IGB巧區(qū)動(dòng)電路的輸入端；IGB巧區(qū)動(dòng)電路的輸出端連接 到九開(kāi)關(guān)功率變換器的開(kāi)關(guān)器件的控制信號(hào)輸入端。
[0010] 同時(shí)提供一種九開(kāi)關(guān)變換器的直接功率控制系統(tǒng)的控制方法。
[0011] 本發(fā)明的效果是該控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)九開(kāi)關(guān)變換器的同頻和異頻控制。與傳統(tǒng)九開(kāi) 關(guān)變換器控制系統(tǒng)相比，將電壓傳感器的數(shù)量從6個(gè)減少到2個(gè);更顯著的是，該系統(tǒng)不需要 電流傳感器，而傳統(tǒng)控制方法需要6個(gè)電流傳感器;該方法可降低系統(tǒng)成本，優(yōu)化系統(tǒng)控制 結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)體積。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的基于兩電壓檢測(cè)電路的九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功率控制系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)；
[0013] 圖2為本發(fā)明的ial觀測(cè)電路；
[0014] 圖3為本發(fā)明的站觀測(cè)電路；
[001引圖4為本發(fā)明的ia2觀測(cè)電路；
[0016] 圖5為本發(fā)明的觀測(cè)電路；
[0017] 圖6為本發(fā)明的上交流端直接功率控制單元；
[0018] 圖7為本發(fā)明的下交流端直接功率控制單元。
[0019] 圖中；
[0020] 1、九開(kāi)關(guān)功率變換器2、橋臂I 3、橋臂Π 4、橋臂虹5、上端電容電話檢測(cè)電路 6、下端電容電壓檢測(cè)電路7、上端電容8、下端電容9、上交流端10、下交流端11、Ξ相坐 標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系變換12、電流觀測(cè)器13、ial觀測(cè)電路I 14、iei觀測(cè)電路Π 15、ia2 觀測(cè)電路虹觀測(cè)電路IV 17、直接功率控制18、上交流端直接功率控制單元19、下 交流端直接功率控制單元20、SVPWM調(diào)制2UTMS320F2812 22、IGB巧E動(dòng)23、AD轉(zhuǎn)換電路
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的九開(kāi)關(guān)變換器的直接功率控制系統(tǒng)及控制方法加 W說(shuō)明。
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明的九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中僅包含兩個(gè)電 容電壓檢測(cè)電路，并不含有任何的電流檢測(cè)電路，包括九開(kāi)關(guān)功率變換器1、上端負(fù)載9、下 端負(fù)載10、上端電容7、上端電容電壓檢測(cè)電路5、下端電容8、下端電容電壓檢測(cè)電路6、AD轉(zhuǎn) 換電路23、TMS320F2812控制電路21和IGB巧E動(dòng)電路22;其連接方式如下：
[0023] 上端電容7的一端與直流母線電壓的正極相連，另一端與參考點(diǎn)相連;下端電容8 的一端與參考點(diǎn)相連，另一端與直流母線電壓的負(fù)極相連;上端電容電壓檢測(cè)電路5的輸入 與上端電容7的兩端相連，其輸出連接到AD轉(zhuǎn)換器23的輸入端；下端電壓檢測(cè)電路6的輸入 與下端電容8的兩端相連，其輸出連接到AD轉(zhuǎn)換器23的輸入端;AD轉(zhuǎn)換器23的輸出uci和Uc2 連接到TMS320F2812控制電路21的輸入端;TMS320F2812控制電路21的輸出連接到IGB巧區(qū)動(dòng) 電路22的輸入端；IGBT驅(qū)動(dòng)電路22的輸出端連接到九開(kāi)關(guān)變換器開(kāi)關(guān)器件的控制信號(hào)輸入 端。所述TMS320F2812控制電路21是市售DSP忍片，所述IGB巧E動(dòng)電路22是市售FP40R12KT3 型號(hào)的IGB巧E動(dòng)模塊。
[0024] 本發(fā)明的九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功率控制系統(tǒng)的控制方法包括W下步驟：
[0025] Stepl:首先根據(jù)上端負(fù)載9和下端負(fù)載10的運(yùn)行模式，初始化九開(kāi)關(guān)功率變換器1 中開(kāi)關(guān)器件的初始狀態(tài)，并得到初始電壓矢量。
[00%] Step2:通過(guò)上端電容電壓檢測(cè)電路5和下端電容電壓檢測(cè)電路6進(jìn)行上端電容7電 壓和下端電容8電壓的采樣。
[0027] Step3:將采樣電壓經(jīng)AD轉(zhuǎn)換電路23送入TMS320F2812控制電路21進(jìn)行處理，得到 上端電容7電壓和下端電容8電壓，分別為Ucl和Uc2。
[002引Step4:將九開(kāi)關(guān)功率變換器1中開(kāi)關(guān)器件ISah、開(kāi)關(guān)器件II Sam、開(kāi)關(guān)器件III S化、 開(kāi)關(guān)器件IV Sbh、開(kāi)關(guān)器件V Sbm、開(kāi)關(guān)器件VI Sbl、開(kāi)關(guān)器件VII ScH、開(kāi)關(guān)器件VIII ScM和開(kāi) 關(guān)器件KSa的工作狀態(tài)進(jìn)行定義:開(kāi)關(guān)器件I Sah、開(kāi)關(guān)器件II Sam、開(kāi)關(guān)器件III Sal、開(kāi)關(guān) 器件IV Sbh、開(kāi)關(guān)器件V Sbm、開(kāi)關(guān)器件VI Sbl、開(kāi)關(guān)器件VII ScH、開(kāi)關(guān)器件VIII ScM和開(kāi)關(guān)器 件Κ ScL閉合時(shí)為"Γ，斷開(kāi)時(shí)為％";針對(duì)開(kāi)關(guān)器件ISah、開(kāi)關(guān)器件II Sam、開(kāi)關(guān)器件III Sal、 開(kāi)關(guān)器件IV Sbh、開(kāi)關(guān)器件V Sbm、開(kāi)關(guān)器件VI Sbl、開(kāi)關(guān)器件VII ScH、開(kāi)關(guān)器件VIII ScM和開(kāi) 關(guān)器件KScL的工作狀態(tài)，將開(kāi)關(guān)器件ISah、開(kāi)關(guān)器件II Sam、開(kāi)關(guān)器件III Sal、開(kāi)關(guān)器件IV Sbh、開(kāi)關(guān)器件V Sbm、開(kāi)關(guān)器件VI Sbl、開(kāi)關(guān)器件VII ScH、開(kāi)關(guān)器件VIII ScM和開(kāi)關(guān)器件KScL 經(jīng)TMS320F2812控制電路(21)中Ξ相坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系變換11，得到兩相靜止坐標(biāo) 系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)ISaH、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IISaM、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IIISaL、 兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IV站Η、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VSPM和兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi) 關(guān)狀態(tài)VI站L;
[0029] steps:將上端電容電壓Ucl、下端電容電壓Uc2、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IS地、兩 相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IISaM、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IIISaL、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi) 關(guān)狀態(tài)IVSPH、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VSm和兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VIS化送入 TMS320F2812控制電路21中電流觀測(cè)器12,經(jīng)TMS320F2812控制電路21中iai觀測(cè)電路113得 到上交流端α軸電流信號(hào)iai，經(jīng)TMS320F2812控制電路21中iei觀測(cè)電路Π 14得到上交流端0 軸電流信號(hào)iei、經(jīng)TMS320F2812控制電路21中ia2觀測(cè)電路虹15得到下交流端α軸電流信號(hào) ia2，經(jīng)TMS320F2812控制電路21中if!2觀測(cè)電路IV16得到下交流端β軸電流信號(hào)ie2;上端電容 電壓Ucl、下端電容電壓Uc2、上交流端α軸電流信號(hào)iai、上交流端β軸電流信號(hào)iei、下交流端α 軸電流信號(hào)ia2和下交流端β軸電流信號(hào)i肪送入TMS320F2812控制電路21中直接功率控制單 元17,經(jīng)TMS320F2812控制電路21中上交流端直接功率控制單元18和下交流端直接功率控 制單元19,得到兩相靜止坐標(biāo)系下的上交流端α軸電壓參考信號(hào)<,、上交流端β軸電壓參考 信號(hào)、下交流端α軸電壓參考信號(hào)若。和下交流端β軸電壓參考信號(hào)為_(kāi)，；
[0030] steps:上交流端α軸電壓參考信號(hào)、上交流端β軸電壓參考信號(hào)下交流端α 軸電壓參考信號(hào)處和下交流端β軸電壓參考信號(hào)<32送入TMS320F2812控制電路21中SVPWM 調(diào)制模塊20,經(jīng)svpmi調(diào)制模塊20得到各開(kāi)關(guān)器件的pmi信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制開(kāi)關(guān)器件I Sah、開(kāi)關(guān)器件II Sam、開(kāi)關(guān)器件III Sal、開(kāi)關(guān)器件IV Sbh、開(kāi)關(guān)器件V Sbm、開(kāi)關(guān)器件VISbl、開(kāi) 關(guān)器件VII ScH、開(kāi)關(guān)器件VIII ScM和開(kāi)關(guān)器件Κ Sa的工作狀態(tài)；
[0031] Step7:判斷系統(tǒng)是否停止運(yùn)行，如果是則結(jié)束，否則返回step2繼續(xù)執(zhí)行。
[0032] 本發(fā)明的iai觀測(cè)電路131如圖2所示，其連接方式如下:上端電容電壓11。1與兩相靜 止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)I卻相乘得到結(jié)果Ι-ΙΥι,ι;兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IISaM與兩相靜 止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IIISaL相乘得到結(jié)果ΙΙ-ΙΥ2,1;兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VSPM和兩相 靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VI站L相乘得到結(jié)果ΙΙΙ-ΙΥ3,1;結(jié)果ΙΙ-ΙΥ2,1和結(jié)果ΙΙΙ-ΙΥ3,1相減得 到結(jié)果?ν-ΙΥ4,ι;結(jié)果?ν-ΙΥ4,ι和2相乘得到結(jié)果V-IYs,i;下端電容電壓Uc2和結(jié)果V-IYs,i相乘 得到結(jié)果VI-IY6,i;結(jié)果Ι-ΙΥι,ι和結(jié)果VI-IY6,i相加得到結(jié)果VII-IY7,i;結(jié)果VII-IY7,i與結(jié) 果Χ-ΙΥιο,ι相減得到結(jié)果VIII-IY8,i;對(duì)結(jié)果VIII-IY8,i積分得到結(jié)果ΙΧ-ΙΥ9,ι;結(jié)果ΙΧ-ΙΥ9,ι 與上交流端負(fù)載電感的倒數(shù)1/Lsi相乘得到上交流端α軸電流信號(hào)iai;上交流端α軸電流信 號(hào)iai與上交流端相負(fù)載電阻Rsi相乘得到結(jié)果Χ-ΙΥιο,ι。
[0033] 本發(fā)明的iei觀測(cè)電路14Π 如圖3所示，其連接方式如下：上端電容電壓11。1與兩相 靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IVSPH相乘得到結(jié)果Ι-ΙΙΥι,2;兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IISaM與兩 相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VI站L相乘得到結(jié)果ΙΙ-ΙΙΥ2,2;兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VSPM和 兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IIISaL相乘得到結(jié)果ΙΙΙ-ΙΙΥ3,2;結(jié)果ΙΙ-ΙΙΥ2,2和結(jié)果III- ΙΙΥ3,細(xì)減得到結(jié)果?ν-ΙΙΥ4,2;結(jié)果?ν-ΙΙΥ4,2和2相乘得到結(jié)果ν-ΙΙΥ5,2;下端電容電壓Uc2和 結(jié)果ν-ΙΙΥ5,2相乘得到結(jié)果ν?-ΙΙΥ6,2;結(jié)果Ι-ΙΙΥι,2和結(jié)果ν?-ΙΙΥ6,2相加得到結(jié)果VII- 11￥7,2;結(jié)果￥11-11￥7,2與結(jié)果乂-11￥1〇,2相減得到結(jié)果￥111-11￥8,2;對(duì)結(jié)果￥111-11￥8,2積分 得到結(jié)果ΙΧ-Π 村,2;結(jié)果ΙΧ-ΙΙΥ9,2與上交流端負(fù)載電感的倒數(shù)1/Lsi相乘得到上交流端β軸 電流信號(hào)iei;上交流端0軸電流信號(hào)iei與上交流端負(fù)載電阻Rsi相乘得到結(jié)果Χ-ΠΥι〇,2。
[0034] 本發(fā)明的觀測(cè)電路mi5如圖4所示，其連接方式如下：下端電容電壓Uc2與兩相 靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IIISaL相乘得到結(jié)果I-IIIYl,3;兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)ISaH與 兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IISaM相乘得到結(jié)果ΙΙ-ΙΙΙΥ2,3;兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài) IV站Η和兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VSPM相乘得到結(jié)果IIΙ-ΙΙΙΥ3,3;結(jié)果ΙΙ-ΙΙΙΥ2,3和結(jié)果 ΙΙΙ-ΙΙΙΥ3,3相減得到結(jié)果?ν-ΙΙΙΥ4,3;結(jié)果?ν-ΙΙΙΥ4,3和2相乘得到結(jié)果ν-ΙΙΙΥ5,3;上端電容 電壓Uci和結(jié)果V-IIIY日,3相乘得到結(jié)果ν?-ΙΙΙΥ6,3;結(jié)果Ι-ΙΙΙΥι,3和結(jié)果ν?-ΙΙΙΥ6,3相加得到 結(jié)果ν?Ι-ΙΙΙΥ7,3;結(jié)果ν?Ι-ΙΙΙΥ7,3與結(jié)果Χ-ΙΙΙΥιο,3相減得到結(jié)果ν?ΙΙ-ΙΙΙΥ8,3;對(duì)結(jié)果 ν?ΙΙ-ΙΙΙΥ8,3積分得到結(jié)果ΙΧ-ΙΙΙΥ9,3;結(jié)果ΙΧ-ΙΙΙΥ9,3與下交流端負(fù)載電感的倒數(shù)1/Ls2相 乘得到下交流端α軸電流信號(hào)iu2;下交流端α軸電流信號(hào)與下交流端負(fù)載電阻Rs細(xì)乘得 到結(jié)果 Χ-ΙΙΙΥιο,3。
[0035] 本發(fā)明的觀測(cè)電路IV16如圖5所示，其連接方式如下：下端電容電壓11。2與兩相 靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VI站L相乘得到結(jié)果I-IVYl,4;兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)ISaH與兩 相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VSPM相乘得到結(jié)果II-IVY2,4;兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IVSPH和 兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IISaM相乘得到結(jié)果III-IVY3,4;結(jié)果II-IVY2,4Y2,4和結(jié)果III- IVY3,4相減得到結(jié)果IV-IVY4,4;結(jié)果IV-IVY4,4和2相乘得到結(jié)果V-IVY5,4;上端電容電壓Ucl和 結(jié)果V-IVY5,4相乘得到結(jié)果VI-IVY6,4;結(jié)果I-IVYi,4和結(jié)果VI-IVY6,4相加得到結(jié)果VII- IVY7,4;結(jié)果 VII-IVY7,4 與結(jié)果 X-IVYiG,4 相減得到結(jié)果 VIII-IVY8,4;對(duì)結(jié)果 VIII-IVY8,4 積分 得到結(jié)果IX-IVY9,4;結(jié)果IX-IVY9,4與下交流端負(fù)載電感的倒數(shù)1/Ls2相乘得到下交流端β軸 電流信號(hào)ip2;下交流端0軸電流信號(hào)地與下交流端負(fù)載電阻Rs細(xì)乘得到Y(jié)lO,4。
[0036] 本發(fā)明的上交流端直接功率控制單元18如圖6所示，其連接方式如下：上交流端α 軸電流信號(hào)iai與上交流端α軸電壓信號(hào)Uai相乘得到結(jié)果I-VYl,5;上交流端β軸電流信號(hào)iei 與上交流端β軸電壓信號(hào)uei相乘得到結(jié)果II-VY2,5;上交流端β軸電流信號(hào)iei與上交流端α 軸電壓信號(hào)Ual相乘得到結(jié)果III-VY3,5;上交流端α軸電流信號(hào)ial與上交流端β軸電壓信號(hào) uei相乘得到結(jié)果IV-VY4,5;結(jié)果I-VYi,5與結(jié)果II-VY2,5相加得到上端有功功率Ρ1;結(jié)果III- VY3,5與結(jié)果IV-V Υ4,5相減得到上端無(wú)功功率qi;上端參考有功功率?Λ與上端有功功率pi相 減得到上端有功功率偏差A(yù) P1;上端參考無(wú)功功率與上端無(wú)功功率qi相減得到上端無(wú)功 功率偏差A(yù) qi;上交流端α軸電流信號(hào)iai與上端有功功率偏差Δ P1相乘得到結(jié)果V-VY5,5;上 交流端β軸電流信號(hào)iei與上端有功功率偏差A(yù)pi相乘得到結(jié)果VI-VY6,5;上交流端β軸電流 信號(hào)iei與上端無(wú)功功率偏差A(yù)qi相乘得到結(jié)果VII-VY7,5;上交流端α軸電流信號(hào)iai與無(wú)功 功率偏差A(yù)qi相乘得到結(jié)果VIII-VY8,5;結(jié)果VII-VY7,5減去結(jié)果V-VY5,5得到結(jié)果IX-VY9,5; 負(fù)的結(jié)果VI-VY6,日減去結(jié)果VIII-VY8,日得到結(jié)果X-VYi日，日;結(jié)果IX-VY9,日通過(guò)PI調(diào)節(jié)器得到上 交流端α軸電壓參考信號(hào)u\i;結(jié)果X-VYi〇,5通過(guò)PI調(diào)節(jié)器得到上交流端β軸電壓參考信號(hào) u*ei。
[0037]本發(fā)明的下交流端直接功率控制單元19如圖7所示，其連接方式如下：下交流端α 軸電流信號(hào)ia2與下交流端α軸電壓信號(hào)Ucc2相乘得到結(jié)果I-VIYl,6;下交流端β軸電流信號(hào)if!2 與下交流端β軸電壓信號(hào)Uf!2相乘得到結(jié)果II-VIY2,6 ;下交流端β軸電流信號(hào)if!2與下交流端α 軸電壓信號(hào)Ua2相乘得到結(jié)果ΙΙΙ-ν?Υ3,6;下交流端α軸電流信號(hào)ia2與下交流端β軸電壓信號(hào) ue細(xì)乘得到結(jié)果?ν-ν?Υ4,6;結(jié)果Ι-ν?Υι,6與結(jié)果ΙΙ-ν?Υ2,6相加得到下端有功功率Ρ2;結(jié)果 ΙΙΙ-ν?Υ3,6減去結(jié)果ιν-ν?Υ4,6得到下端無(wú)功功率Q2;下端參考有功功率ιΛ減去下端有功功 率Ρ2得到下端有功功率偏差Δρ2;下端參考無(wú)功功率cf 2減去下端無(wú)功功率Q2得到下端無(wú)功 功率偏差A(yù) Q2;下交流端α軸電流信號(hào)ia2與下端有功功率偏差Δ P2相乘得到結(jié)果ν-ν?Υ5,6; 下交流端β軸電流信號(hào)i{!2與下端有功功率偏差A(yù) Ρ2相乘得到結(jié)果ν?-ν?Υ6,6;下交流端β軸電 流信號(hào)與無(wú)功功率偏差A(yù)q2相乘得到結(jié)果ν?Ι-ν?Υ7,6;下交流端α軸電流信號(hào)ia2與無(wú)功功 率偏差A(yù)q2相乘得到結(jié)果ν?ΙΙ-ν?Υ8,6;結(jié)果ν?Ι-ν?Υ7,6減去結(jié)果V-VIY日,6得到結(jié)果IX- ν?Υ9,6;負(fù)的結(jié)果ν?-ν?Υ6,6減去結(jié)果ν?ΙΙ-ν?Υ8,6得到結(jié)果Χ-ν?Υιο,6;結(jié)果ΙΧ-ν?Υ9,6通過(guò)ΡΙ調(diào) 節(jié)器得到下交流端α軸電壓參考信號(hào)11\2;結(jié)果Χ-ν?Υιο,6通過(guò)ΡΙ調(diào)節(jié)器得到下交流端β軸電 壓參考信號(hào)1^*2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功率控制系統(tǒng)，其特征是：該九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功 率控制系統(tǒng)包括九開(kāi)關(guān)功率變換器（1)、上端負(fù)載(9)、下端負(fù)載(10)、上端電容(7)、上端電 容電壓檢測(cè)電路（5)、下端電容（8)、下端電容電壓檢測(cè)電路（6)、AD轉(zhuǎn)換電路（23)、 TMS320F2812控制電路(21)和22-IGBT驅(qū)動(dòng)電路;連接方式為： 上端電容(7)的一端與直流母線電壓的正極相連，另一端與下端電容電壓檢測(cè)電路(6) 的參考點(diǎn)相連，下端電容(8)的一端與下端電容電壓檢測(cè)電路(6)的參考點(diǎn)相連，另一端與 直流母線電壓的負(fù)極相連;上端電容電壓檢測(cè)電路(5)的輸入與上端電容(7)的兩端相連， 其輸出連接到AD轉(zhuǎn)換電路(23)的輸入端;下端電容電壓檢測(cè)電路(6)的輸入與下端電容(8) 的兩端相連，其輸出連接到AD轉(zhuǎn)換電路(23)的輸入端;AD轉(zhuǎn)換電路(23)的輸出11。 1和11。2連接 到TMS320F2812控制電路(21)的輸入端;TMS320F2812控制電路(21)的輸出連接到IGBT驅(qū)動(dòng) 電路(22)的輸入端；IGBT驅(qū)動(dòng)電路(22)的輸出端連接到九開(kāi)關(guān)功率變換器（1)的開(kāi)關(guān)器件 的控制信號(hào)輸入端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功率控制系統(tǒng)，其特征是：所述 TMS320F2812控制電路（21)是市售DSP芯片。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功率控制系統(tǒng)，其特征是:所述IGBT驅(qū)動(dòng) 電路（22)是市售FP40R12KT3型號(hào)的IGBT驅(qū)動(dòng)模塊。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述九開(kāi)關(guān)功率變換器直接功率控制系統(tǒng)的控制方法，該方法包括 以下步驟： Stepl:首先根據(jù)上端負(fù)載(9)和下端負(fù)載（10)的運(yùn)行模式，初始化九開(kāi)關(guān)功率變換器 (1)中開(kāi)關(guān)器件的初始狀態(tài)，并得到初始電壓矢量； Step2:通過(guò)上端電容電壓檢測(cè)電路(5)和下端電容電壓檢測(cè)電路(6)進(jìn)行上端電容(7) 電壓和下端電容(8)電壓的采樣； Step3:將采樣電壓經(jīng)AD轉(zhuǎn)換電路（23)送入TMS320F2812控制電路（21)進(jìn)行處理，得到 上端電容(7)電壓和下端電容(8)電壓，分別為ikdPuc^ Step4:將九開(kāi)關(guān)功率變換器（1)中開(kāi)關(guān)器件ISah、開(kāi)關(guān)器件II Sam、開(kāi)關(guān)器件III Sal、開(kāi) 關(guān)器件IV Sbh、開(kāi)關(guān)器件V Sbm、開(kāi)關(guān)器件VI Sbl、開(kāi)關(guān)器件VII SeH、開(kāi)關(guān)器件VIII S?和開(kāi)關(guān) 器件IXSa的工作狀態(tài)進(jìn)行定義:開(kāi)關(guān)器件I Sah、開(kāi)關(guān)器件II Sam、開(kāi)關(guān)器件III Sal、開(kāi)關(guān)器 件IV Sbh、開(kāi)關(guān)器件V Sbm、開(kāi)關(guān)器件VI Sbl、開(kāi)關(guān)器件VII SeH、開(kāi)關(guān)器件VIII S?和開(kāi)關(guān)器件 IX Sa閉合時(shí)為"1"，斷開(kāi)時(shí)為"0"；針對(duì)開(kāi)關(guān)器件ISah、開(kāi)關(guān)器件II Sam、開(kāi)關(guān)器件III Sal、開(kāi) 關(guān)器件IV Sbh、開(kāi)關(guān)器件V Sbm、開(kāi)關(guān)器件VI Sbl、開(kāi)關(guān)器件VII SeH、開(kāi)關(guān)器件VIII S?和開(kāi)關(guān) 器件IXSa的工作狀態(tài)，將開(kāi)關(guān)器件ISah、開(kāi)關(guān)器件II Sam、開(kāi)關(guān)器件III Sal、開(kāi)關(guān)器件IV Sbh、開(kāi)關(guān)器件V Sbm、開(kāi)關(guān)器件VI Sbl、開(kāi)關(guān)器件VII SeH、開(kāi)關(guān)器件VIII S?和開(kāi)關(guān)器件IXSa 經(jīng)TMS320F2812控制電路(21)中三相坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系變換（11)，得到兩相靜止坐 標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)ISaH、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IISaM、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài) IIISaL、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IVSpH、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VSftl和兩相靜止坐標(biāo) 系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VISa; Step5:將上端電容電壓ucl、下端電容電壓uc2、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)ISaH、兩相靜 止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IISaM、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)IIISaL、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀 態(tài)IVSM、兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VSM和兩相靜止坐標(biāo)系下開(kāi)關(guān)狀態(tài)VISfiL送入 TMS320F2812控制電路（21)中電流觀測(cè)器（12)，經(jīng)TMS320F2812控制電路（21)中ial觀測(cè)電路 1(13)得到上交流端α軸電流信號(hào)ial，經(jīng)TMS320F2812控制電路(21)中測(cè)電路Π(14)得 到上交流端β軸電流信號(hào)iei、經(jīng)TMS320F2812控制電路（21)中i a2觀測(cè)電路ΙΠ (15)得到下交 流端α軸電流信號(hào)ia2，經(jīng)TMS320F2812控制電路(21)中ifi2觀測(cè)電路IV (16)得到下交流端β軸 電流信號(hào)iffi;上端電容電壓ucl、下端電容電壓uc2、上交流端α軸電流信號(hào)i al、上交流端辟由電 流信號(hào)iei、下交流端α軸電流信號(hào)ia2和下交流端軸電流信號(hào)ifs 2送入TMS320F2812控制電路 (21)中直接功率控制單元（17)，經(jīng)TMS320F2812控制電路(21)中上交流端直接功率控制單 元（18)和下交流端直接功率控制單元（19)，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的上交流端α軸電壓參 考信號(hào)、上交流端β軸電壓參考信號(hào)、下交流端α軸電壓參考信號(hào)和下交流端β軸電 壓參考信號(hào) Step6:上交流端α軸電壓參考信號(hào)、上交流端β軸電壓參考信號(hào)wjg、:下交流端α軸電 壓參考信號(hào)和下交流端辯由電壓參考信號(hào)送入TMS320F2812控制電路(21)中SVPWM調(diào) 制模塊(20)，經(jīng)SVPWM調(diào)制模塊(20)得到各開(kāi)關(guān)器件的PWM信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制開(kāi)關(guān)器件I Sah、開(kāi)關(guān)器件II Sam、開(kāi)關(guān)器件III Sal、開(kāi)關(guān)器件IV Sbh、開(kāi)關(guān)器件V Sbm、開(kāi)關(guān)器件VISbl、開(kāi) 關(guān)器件VII SeH、開(kāi)關(guān)器件VIII S?和開(kāi)關(guān)器件KSa的工作狀態(tài)； Step7:判斷系統(tǒng)是否停止運(yùn)行，如果是則結(jié)束，否則返回step2繼續(xù)執(zhí)行。
【文檔編號(hào)】H02M1/088GK105871240SQ201610329990
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】潘雷, 王貝貝, 李梅, 彭桂力, 梁茵
【申請(qǐng)人】天津城建大學(xué)