1.一种低纹波可调直流稳压电源,其特征在于,包括依次串联的三相PWM整流电路、三相交错并联Buck‑Boost中频逆变电路及三相桥式不可控整流电路;
所述三相PWM整流电路采用三相桥式全控整流电路,用于将三相输入交流电压整流为PWM调制的直流电压;
所述三相交错并联Buck‑Boost中频逆变电路由三组Buck‑Boost升降压电路采用相位交错并联方式构成,用于将三相PWM整流电路输出的PWM调制直流电压逆变为幅值和频率任意可调的三相对称中频正弦交流电压;
所述三相桥式不可控整流电路为电容滤波的三相桥式不可控整流电路,用于将三相交错并联Buck‑Boost中频逆变电路输出的三相对称中频正弦交流电压整流为直流电压;
所述低纹波可调直流稳压电源的控制方法包括如下步骤:
步骤S1)根据直流稳压电源的直流输出参考电压Udc‑ref和实际输出直流电压Udc,求得Buck‑Boost中频逆变电路的输出参考电压uref;其中每相的输出参考电压uref通过如下步骤计算而得:步骤S1‑1)根据所设定的直流输出参考电压Udc‑ref,通过公式(1)求得Buck‑Boost中频逆变电路输出参考电压幅值的初始值Um:步骤S1‑2)实时检测直流稳压电源的输出直流电压实际值Udc,通过公式(2)计算实际值Udc与参考电压Udc‑ref间的偏差ΔU:ΔU=Udc‑ref‑Udc (2)
步骤S1‑3)根据步骤S1‑2)所得偏差ΔU,采用PI控制算法得Buck‑Boost中频逆变电路输出参考电压幅值的补偿值ΔUm;
步骤S1‑4)根据公式(3)求得Buck‑Boost中频逆变电路补偿后的输出参考电压幅值Umref:步骤S1‑5)根据步骤S1‑4)所得补偿后的输出参考电压幅值Umref,通过公式(4)得Buck‑Boost中频逆变电路的输出参考电压uref:uref=Umrefsin(ωt+φ) (4)
式中:ω和φ分别为中频逆变电路输出参考电压的角频率和初始相位角,t为中频逆变电路运行的某一时刻;
步骤S2)根据步骤S1)所得输出参考电压uref,求得Buck‑Boost中频逆变电路中电容的参考电压uC‑ref;
步骤S3)根据步骤S2)所得参考电压uC‑ref,同时实时检测电容电压的实际值uC,根据所得偏差值经PI控制算法处理,求得Buck‑Boost中频逆变电路中电容的参考电流iC‑ref;
步骤S4)根据步骤S3)所得参考电流iC‑ref,同时实时检测Buck‑Boost中频逆变电路的实际输出电流i、三相PWM整流电路输出直流电压 及电容电压实际值uC,求得Buck‑Boost中频逆变电路中电感的参考电流iL‑ref;
步骤S5)根据步骤S4)所得参考电流iL‑ref,同时实时检测电感电流实际值iL,根据所得偏差值经PI控制算法处理,求得Buck‑Boost中频逆变电路中电感的参考电压uL‑ref;
步骤S6)根据步骤S5)所得参考电压uL‑ref,和实时检测的PWM整流输出电压 及电容电压实际值uC,求得Buck‑Boost中频逆变电路中对应功率开关的占空比d;
步骤S7)根据步骤S6)所得占空比d及相应的开关周期,对Buck‑Boost中频逆变电路中对应功率开关进行控制,使Buck‑Boost中频逆变电路的输出电压准确跟踪其参考电压,从而使三相桥式不可控整流电路的输出直流电压与其设定值保持一致。
2.根据权利要求1所述的低纹波可调直流稳压电源,其特征在于,所述三相PWM整流电路包括三组并联的桥臂,每组桥臂由第一功率开关的发射级与第二功率开关的集电极相连,所述三相输入交流电按顺序分别与三组桥臂的中点相连,三组桥臂的第一功率开关的集电极相连后作为三相PWM整流电路的输出直流电压的正极端,三组桥臂的第二功率开关的发射级相连后作为三相PWM整流电路的输出直流电压的负极端。
3.根据权利要求2所述的低纹波可调直流稳压电源,其特征在于,所述功率开关选自IGBT。
4.根据权利要求1所述的低纹波可调直流稳压电源,其特征在于,所述三相交错并联Buck‑Boost中频逆变电路由相位依次错开120°的三组结构相同的Buck‑Boost升降压电路并联构成;每组Buck‑Boost升降压电路包括第三功率开关、第四功率开关、电感和电容,所述第三功率开关的漏极与三相PWM整流电路的输出直流侧的正极连接,所述第三功率开关的源极与第四功率开关的漏极连接,所述电感的一端连接于第三功率开关和第四功率开关之间,所述电感的另一端与三相PWM整流电路的输出直流侧的负极连接,所述第四功率开关的源极与电容的一端相连,所述电容的另一端与电感的另一端连接。
5.根据权利要求4所述的低纹波可调直流稳压电源,其特征在于,所述功率开关选自MOS管。
6.根据权利要求1所述的低纹波可调直流稳压电源,其特征在于,所述三相桥式不可控整流电路包括若干二极管,所述二极管两两串联构成一组整流二极管组件,每组整流二极管组件的中点分别与三相交错并联Buck‑Boost中频逆变电路的一组Buck‑Boost升降压电路的输出端相连,每组整流二极管组件的其中一个二极管的阴极连接在一起作为三相桥式不可控整流电路整流输出的正极端,每组整流二极管组件的另一个二极管的阳极连接在一起作为三相桥式不可控整流电路整流输出的负极端,所述正极端和负极端分别接滤波电容的正负极。