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专利号: 2024100213779
申请人: 湖南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单相交流输入可调直流稳压电源的控制方法,所述可调直流稳压电源包括依次串联的单相PWM整流电路、单相Buck‑Boost逆变电路、单相桥式不可控整流电路及π型RLC组合滤波电路;其特征在于,所述控制方法包括以下步骤:步骤S1,根据直流稳压电源的参考输出电压Udc_ref及其实际输出直流电压udc,计算单相Buck‑Boost逆变电路中电容的参考电压uC_ref;具体步骤如下:步骤S1‑1,根据所设定的直流稳压电源参考输出电压Udc_ref,计算单相Buck‑Boost逆变电路中电容参考电压交流分量幅值的初始值UIV,具体为:                          (1);

步骤S1‑2,实时检测直流稳压电源的实际输出直流电压udc,计算该电压与其参考输出电压Udc_ref的偏差Δudc:                      (2);

步骤S1‑3,根据步骤S1‑2所得偏差电压Δudc,采用迭代学习控制算法计算单相Buck‑Boost逆变电路中电容参考电压交流分量幅值的补偿值uCV:                      (3);

‑1

式中L 为拉氏反变换运算符,Δudc(s)为输出直流电压偏差Δudc的拉普拉斯象函数,G3(s)为迭代学习控制器的传递函数,其函数关系式为:                   (4);

式中kIp、kIi分别为迭代学习控制的增益系数和积分系数,kQ为干扰信号滤波器的滤波增益系数,τ为迭代学习控制的迭代周期,α为迭代学习控制遗忘因子,且0≤α<1,ω为单相Buck‑Boost逆变电路输出参考电压的角频率,e为自然常数,s为拉普拉斯变换的复变量;

步骤S1‑4,根据步骤S1‑1和步骤S1‑3所得电容参考电压交流分量幅值的初始值UIV及其补偿值uCV,得电容的参考电压uC_ref:              (5);

式中t为系统运行时间,φ为单相Buck‑Boost逆变电路输出参考电压的初始相位角,kB为直流偏置电压系数,1≤kB≤1.5;

步骤S2,根据步骤S1所得电容的参考电压uC_ref、实时检测电容的实际电压uC以及其偏差ΔuC,采用比例复数积分控制算法计算电容的参考电流iC_ref;

步骤S3,根据步骤S2所得电容的参考电流iC_ref、实时检测单相PWM整流电路的输出直流电压uDC、单相Buck‑Boost逆变电路输出电流iP及电容实际电压uC,计算单相Buck‑Boost逆变电路中电感的参考电流iL_ref;

步骤S4,根据步骤S3所得电感的参考电流iL_ref、实时检测电感的实际电流iL以及其偏差ΔiL,采用比例复数积分控制算法计算电感的参考电压uL_ref;

步骤S5,根据步骤S4所得电感的参考电压uL_ref、单相PWM整流电路的输出直流电压uDC以及电容的实际电压uC,计算单相Buck‑ Boost逆变电路中对应功率开关管的占空比d;

步骤S6,根据步骤S5所得占空比d及其对应功率开关管的开关周期控制该功率开关管工作,实现直流稳压电源的实际输出电压对其参考输出电压的准确跟踪。

2.根据权利要求1所述的单相交流输入可调直流稳压电源的控制方法,其特征在于,所述单相PWM整流电路包括两组并联的桥臂,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,所述单相交流输入两端分别与每组桥臂中点相连,单相交流输入侧设有电感,直流输出侧设有储能电容,每组桥臂的第一功率开关的集电极相连后作为单相PWM整流电路的输出直流电压的正极端,每组桥臂的第二功率开关的发射级相连后作为单相PWM整流电路的输出直流电压的负极端。

3.根据权利要求1所述的单相交流输入可调直流稳压电源的控制方法,其特征在于,所述单相Buck‑Boost逆变电路由两组结构相同的Buck‑Boost DC‑DC变换电路采用相位互补方式并联构成;每组Buck‑Boost DC‑DC变换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单相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电感的一端连接,所述第四功率开关的漏极连接于第三功率开关的源极和电感一端之间,所述第四功率开关的源极与电容一端连接,所述电感的另一端与单相PWM整流电路的输出直流侧的负极连接,所述电容的另一端与电感的另一端连接。

4.根据权利要求1所述的单相交流输入可调直流稳压电源的控制方法,其特征在于,所述π型RLC组合滤波电路由第一滤波电感、第二滤波电感、第一滤波电容、第二滤波电容和阻尼电阻构成;所述第一滤波电感一端与单相桥式不可控整流电路的输出正极端连接,所述第一滤波电感的另一端与负载一端连接;所述阻尼电阻一端与第一滤波电感一端连接,所述阻尼电阻的另一端与第一滤波电容一端连接;所述第一滤波电容的另一端与单相桥式不可控整流电路的输出负极端和负载另一端连接;所述第二滤波电容一端与第一滤波电感另一端连接,所述第二滤波电容另一端与第二滤波电感一端连接;所述第二滤波电感另一端与单相桥式不可控整流电路的输出负极端连接。

5.根据权利要求1所述的单相交流输入可调直流稳压电源的控制方法,其特征在于,所述步骤S2中单相Buck‑Boost逆变电路中电容的参考电流iC_ref的计算公式为:                    (6);

上式中G1(s)为电容电压控制外环中比例复数积分控制器的传递函数,ΔuC(s)为电容电压偏差ΔuC的拉普拉斯象函数。

6.根据权利要求1所述的单相交流输入可调直流稳压电源的控制方法,其特征在于,所述步骤S3中单相Buck‑Boost逆变电路中电感的参考电流iL_ref的计算公式为:                      (8);

上式中iP为单相Buck‑Boost逆变电路的实际输出电流,uC为单相Buck‑Boost逆变电路中电容的实际电压,uDC为单相PWM整流电路的输出直流电压。

7.根据权利要求1所述的单相交流输入可调直流稳压电源的控制方法,其特征在于,所述步骤S4中单相Buck‑Boost逆变电路中电感的参考电压uL_ref的计算公式为:                         (9);

上式中G2(s)为电感电流控制内环中比例复数积分控制器的传递函数,ΔiL(s)为电感电流偏差ΔiL的拉普拉斯象函数。