[发明专利]一种大功率分数阶阻抗元件实现电路及其控制方法

摘要

本发明公开了一种大功率分数阶阻抗元件实现电路及其控制方法，包括交流输入端口AB、耦合电感、低通滤波器、DC‑AC变换器、直流电压源、交流采样模块和数字控制器。控制器根据输入交流信号和设定的分数阶阻抗阶数、幅值参数，产生相应的控制信号，使大功率分数阶阻抗元件的输入电流和输入电压符合分数阶阻抗的电压电流关系。本发明提出的大功率分数阶阻抗元件阶数介于‑2和2，不改变电路结构即可灵活实现多种不同类型的分数阶元件：负阻性分数阶电感、负阻性分数阶电容、正阻性分数阶电感和正阻性分数阶电容，同时可通过设计不同功率等级的主电路以适应不同功率等级场合的应用。

主权项

1.一种大功率分数阶阻抗元件实现电路，其特征在于：包括交流输入端口AB、耦合电感、低通滤波器、DC-AC变换器、直流电压源、交流采样模块和数字控制器；所述交流输入端口AB的输入端子A和耦合电感一端相连，所述耦合电感的另一端与低通滤波器的正输出端相连，所述低通滤波器的负输出端和交流输入端口AB的输入端子B相连，所述DC-AC变换器的交流输出端口与低通滤波器的输入端口相连，所述DC-AC变换器的直流输入端口接直流电压源，所述交流采样模块对交流输入端口AB的输入电压v_in、输入电流i_in和低通滤波器的输出电压v_C进行采样并送入数字控制器，进而由数字控制器控制DC-AC变换器的开关通断；其中，所述数字控制器会对采样的v_in信号采用锁相环PLL计算出输入电压幅值V_in和相位再结合输入的分数阶元件幅值|Z_α|和阶数α，产生正弦参考信号v_{C_ref}，参考信号v_{C_ref}与v_C比较后输入数字控制器的比例谐振控制器G_x，同时采样的i_in信号反馈输入数字控制器后乘以传递函数G_m再与比例谐振控制器G_x的输出比较后得到调制信号v_m，然后与三角载波v_T比较后输出SPWM信号，以控制DC-AC变换器的开关通断，在低通滤波器的正、负输出端产生所需要的电压v_C；所述直流电压源、DC-AC变换器、低通滤波器、交流采样模块和数字控制器构成了一个纯正弦交流受控电压源，该受控电压源既能够向外输出也能够吸收有功功率，以实现阶数介于-2和2的大功率分数阶阻抗，通过设计其额定功率能够实现不同功率等级的分数阶阻抗。/n