[发明专利]一种级联系统直流电压振荡抑制方法

说明书

本发明提供一种级联系统直流电压振荡抑制方法，通过引入具有微分特性的级联侧直流母线电压补偿，对前级DC/DC变换器的开环传递函数模型进行改造，获得一个带等效正电阻负载的前级变换器开环传递函数，按此开环传递函数进行前级变换器闭环控制器的设计，所获得的控制器可改善级联侧直流母线电压的稳定性，消除了其模型中存在的后级变换器等效负电阻特性的影响，简化了前级变换器带恒功率负载时的控制系统设计问题；有助于获得高性能的级联电力变换器系统，可改善级联变换器级联侧直流母线电压的稳定性和动态性能。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种级联系统直流电压振荡抑制方法。

背景技术

级联系统是由前级变换器的输出作为后级变换器的输入而构成的系统。其具有很多传统电源系统所不具备的优越性，如灵活性、扩展性、冗余性等，并且能广泛的应用在电子通讯、工业控制、太空飞船等领域。由于系统中的变换器都是单独设计的，在单独使用时均能够稳定的运行。

但在级联之后，由于前后级变换器的阻抗匹配关系，系统可能会出现动态性能下降甚至失稳的情况。另一个方面，很多学者提出了不同的阻抗判据，但按照现有的判据所设计的变换器具有很大的局限性，无法满足各种复杂的工况。后级是高带宽闭环控制的变换器时，在级联系统中表现为恒功率负载。恒功率负载具有负阻抗的特性，会在系统的传递函数中增加右半平面的极点，从而导致系统不稳定，具体表现为直流母线电压的振荡。另外，在稳定的级联系统中，当负载发生变化时，前后级的阻抗匹配关系可能发生变化，或者说后级变换器的负阻抗特性增强，仍会导致直流母线电压的振荡。因此，在保证系统的功率密度的前提下，在不添加额外的电力电子器件的同时，则需要通过简单有效的控制方法，使得直流母线电压在负载变化时仍可以保持稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种级联系统直流电压振荡抑制方法，该方法可简化前级变换器带恒功率负载时的控制系统设计问题，改善级联变换器级联侧直流母线电压的稳定性和动态性能。

本发明的目的是这样实现的：

一种级联系统直流电压振荡抑制方法，具体的实现步骤如下：

步骤1.在系统上电初始阶段，进行与系统控制相关的软件和硬件初始化工作，将前后级变换器的控制结构中各控制器的输出量初始化(置零操作)；

步骤2.在系统启动时设置母线电压参考值v_dcr；并将电压传感器VS1实时采样到的母线电压v_dc与电压参考值v_dcr相减，得到电压偏差值v_e1；

步骤3.电压偏差值v_e通过电压控制器G_v1(s)的调节，输出控制量v_c1；

步骤4.电压传感器VS1采样到的电压信号v_dc同时输入补偿器，经过补偿器G_c(s)的运算，输出信号△v；

步骤5.将电压控制器的输出量v_c1与△v做差，得到前级变换器开关管的占空比控制器信号v_m1；

步骤6.将占空比控制信号v_m1作为调制信号，用于PWM调制，PWM调制器采用锯齿波或者三角波作为载波，载波幅值为V_M1，v_m1被调制后形成占空比为d1的脉冲序列；

步骤7.在没有得到停机指令的情况下重复执行(2)～(6)步骤，否则退出运行状态。

所述的步骤4包括以下步骤：

步骤4.1.获取系统中各部分的参数；

步骤4.2.高带宽的闭环控制后级变换器具有负阻抗特性的负电阻R，由以下公式计算：