[发明专利]一种低谐波高鲁棒性的交流电子负载滑模控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种低谐波高鲁棒性的交流电子负载滑模控制方法及装置，包括第一电压采样电路VS1、第二电压采样电路VS2、第三电压采样电路VS3、第一电流采样电路CS1、第二电流采样电路CS2、第一驱动放大单元DR1、第二驱动放大单元DR2、第一静止正交坐标变换单元SOCT1、第二静止正交坐标变换单元SOCT2、第一旋转坐标变换单元RCTU1、第二旋转坐标变换单元RCTU2、第一滑模计算单元SMC1、第二滑模计算单元SMC2、第三滑模计算单元SMC3、第四滑模计算单元SMC4、定时器CLK、锁相计算单元PLL、比较器CMP、解耦单元DCU和滞环比较器HCMP。具有优异的瞬态响应特性和鲁棒性，同时功率因素可调范围广，输入电流及输出电压谐波畸变率低，能量回馈特性佳。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体是一种低谐波高鲁棒性的交流电子负载滑模控制方法及装置。

背景技术

随着高频脉冲宽度PWM、电力电子器件以及整流AC-DC、逆变DC-AC等电能变换技术的高速发展，大功率开关电源的研发也具有突破性进展，广泛应用于航天航空、汽车等领域。电源在出厂之前，会进行一系列老化和带载测试，以验证电源产品的性能指标。但是传统的电源测试方式存在诸多弊端，如负载大小只能有级调节、改变负载的性质不方便，在测试过程中存在有功功率消耗导致负载发热老化的问题，需要额外对负载进行降温和人工维护以保证负载的精度，从而增加了测试的成本。并且专用于电源测试的负载为了具备良好的散热性能，通常体积庞大，测试很不方便。

现阶段的单相交流电子负载仍存在一定的研究瓶颈：在PWM前级（负载模拟单元），存在动态响应速度慢、电流控制精度低，导致不能精确模拟带一定阻抗角以及阻抗值负载的问题。在电子负载输入端的滤波电路设计问题方面，传统的单L型单相交流电子负载存在对高频开断动作产生的高频谐波抑制能力较弱，致使电子负载输入端电流存在很大的谐波分量并降低了电子负载的模拟精度。为此在输入端采用LCL滤波电路以滤除高频的谐波分量，但由于硬件本身的拓扑结构原因导致存在谐振现象，反而降低了系统稳定性。在PWM后级（能量回馈单元），存在并网谐波电流、谐波电压以及间谐波电压大等问题，并网电网电能质量将降低。目前主流的交流电子负载的拓扑由两级全控H桥PWM电路级联而成，基本的调制方式有双极性和单极性之分。双极性因控制方式简单、易生成期望的PWM驱动信号，但存在开关损耗较大的问题，而后者调制方式也成为当下的一个研究热点。上述所陈述的问题暴露出现阶段的交流电子负载在效率、输入电流质量、并网谐波畸变率、模拟精度等性能方面均有较大提升空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低谐波高鲁棒性的交流电子负载滑模控制装置，包括第一电压采样电路VS1、第二电压采样电路VS2、第三电压采样电路VS3、第一电流采样电路CS1、第二电流采样电路CS2、第一驱动放大单元DR1、第二驱动放大单元DR2、第一静止正交坐标变换单元SOCT1、第二静止正交坐标变换单元SOCT2、第一旋转坐标变换单元RCTU1、第二旋转坐标变换单元RCTU2、第一滑模计算单元SMC1、第二滑模计算单元SMC2、第三滑模计算单元SMC3、第四滑模计算单元SMC4、定时器CLK、锁相计算单元PLL、比较器CMP、解耦单元DCU和滞环比较器HCMP；

锁相计算单元PLL的输入端、第一静止正交坐标变换单元SOCT1的输入端、第一旋转坐标变换单元RCTU1的输入端和第四滑模计算单元SMC4的输入端分别与第一电压采样电路VS1的输出端连接；

锁相计算单元PLL输出端和第一静止正交坐标变换单元SOCT1的输出端分别与第一旋转坐标变换单元RCTU1输入端连接；

第一电流采样电路CS1的输出端与第二静止正交坐标变换单元SOCT2的输入端连接；锁相计算单元PLL的输出端、第一电流采样电路CS1的输出端、第二静止正交坐标变换单元SOCT2的输出端分别与第二旋转坐标变换单元RCTU2的输入端连接；

第二电压采样单元VS2的输出端和第二电流采样单元CS2的输出端分别与第一滑模计算单元SMC1的输入端连接；