阅读说明：本技术 电源转换控制方法、系统和计算机可读存储介质 (Power conversion control method, system and computer readable storage medium ) 是由 张明 俞志杰 李翔宇 于 2020-04-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电源转换控制方法、系统和计算机可读存储介质,本发明采集输入线电压,并将线电压转换为相电压,确定相电压所属的电压区间,将相电压变换到平面坐标系的电压值,对平面坐标系的电压值和所属的电压区间,使用空间矢量法计算得到电压矢量输出时间比之后,只需要设定相关寄存器即可输出目标PWM脉冲,控制并驱动矩阵变换开关模块进行电源转换,减少硬件成本、减小体积、降低系统软件开发难度。(The invention relates to a power supply conversion control method, a system and a computer readable storage medium, wherein the method comprises the steps of collecting input line voltage, converting the line voltage into phase voltage, determining a voltage interval to which the phase voltage belongs, converting the phase voltage into a voltage value of a plane coordinate system, calculating the voltage value of the plane coordinate system and the voltage interval to which the phase voltage belongs by using a space vector method, outputting a target PWM pulse only by setting a relevant register, controlling and driving a matrix conversion switch module to perform power supply conversion, and reducing hardware cost, volume and system software development difficulty.)

电源转换控制方法、系统和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及电源转换控制技术领域，特别是涉及一种电源转换控制方法、系统和计算机可读存储介质。

背景技术

现有市场上的直流电源转换系统，一般采用传统变频控制，AC-DC-AC→整流，使用电解电容作为中间储能环节的部品，而电解电容体积大且寿命短，导致系统整体体积较大、寿命较短，同时控制系统软件的开发难度也较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电源转换控制方法和系统，取消中间储能环节，以AC-AC+整流的方式解决现有传统变频控制方案体积大、成本高、开发难度大的问题。

为达到解决上述技术目的，本发明提供了一种电源转换控制方法：

采集三相交流输入的线电压(V_RS、V_ST、V_TR)；

将所述三相交流输入线电压(V_RS、V_ST、V_TR)转换为相电压(V_R、V_S、V_T)；

根据所述相电压(V_R、V_S、V_T)确定所述相电压所属的电压区间；

对所述相电压进行三相电压-两相电压变换，得到平面坐标系的电压值(V_α、V_β)；

根据V_α、V_β和所属的电压区间，使用空间矢量法计算所属电压区间两个非零矢量电压的输出时间比T₁、T₂，和一个零矢量电压输出时间比T_z；

根据预设的开关输出模式和所述输出时间比设定控制器中PWM寄存器；

控制器根据所述PWM寄存器输出PWM脉冲，控制并驱动矩阵变换开关模块动作，输出转换电压。

如上所述的电源转换控制方法，所述电压区间包括六个：

第一区间：V_R≥V_S≥V_T；

第二区间：V_S>V_R≥V_T；

第三区间：V_S≥V_T>V_R；

第四区间：V_T>V_S>V_R；

第五区间：V_T>V_R≥V_S；

第六区间：V_R≥V_T>V_S。

如上所述的电源转换控制方法，对所述平面坐标系的电压值(V_α、V_β)进行补正得到补正后的电压值(V_α+、V_β+)，对补正后的电压值(V_α+、V_β+)和所属的电压区间，使用空间矢量法计算输出时间比T₁、T₂、T_z。

如上所述的电源转换控制方法，所述补正方法为：

将V_α、V_β转换成单位矢量表现形式：

对单位矢量值进行duty补正：

所述duty为补正系数。

如上所述的电源转换控制方法，所述输出时间比T₁、T₂、T_z的计算方法为：

所述平面坐标系的电压值(V_α、V_β)或者补正后的电压值(V_α+、V_β+)在所属电压区间的空间基础矢量电压为Vx、Vy，所述空间基础矢量电压为Vx、Vy的作用时间分别为T₁、T₂；

Vx在α轴上的分量为V_1α，在β轴上的分量为V_1β；

Vy在α轴上的分量为V_2α，在β轴上的分量为V_2β；

T_z＝(1-(T₁+T₂))/2。

如上所述的电源转换控制方法，

第一区间(V₁、V₂)：V_1α＝1；V_1β＝0；

第二区间(V₂、V₃)：

第三区间(V₃、V₄)：V_2α＝-1；V_2β＝0；

第四区间(V₄、V5₎：V_1α＝-1；V_1β＝0；

第五区间(V₅、V₆₎：

第六区间(V₆、V₁)：V_2α＝1；V_2β＝0。

如上所述的电源转换控制方法，设定控制器中PWM寄存器的同时设定换流寄存器，控制器根据所述PWM寄存器和换流寄存器输出PWM脉冲。

一种电源转换控制系统，所述控制系统包括：

矩阵变换开关模块：用于输出目标电压；

控制模块，所述控制模块用于按照权利要求1-7任意一项所述的方法对所述矩阵变换开关模块进行控制。

一种计算机可读存储介质，存储与矩阵变换开关模块结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现如权利要求1-7任意一项所述的方法。

本发明的有益效果为：本发明采集输入线电压，并将线电压转换为相电压，确定相电压所属的电压区间，将相电压变换到平面坐标系的电压值，对平面坐标系的电压值和所属的电压区间，使用空间矢量法计算得到电压矢量输出时间比之后，只需要设定相关寄存器即可输出目标PWM脉冲，控制并驱动矩阵变换开关模块进行电源转换，减少硬件成本、减小体积、降低系统软件开发难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例的流程图。

图2为本发明具体实施例电压区间划分图。

图3为本发明具体实施例空间矢量示意图。

图4为本发明具体实施例的软件逻辑图。

图5为本发明具体实施例的电路图。

图6为本发明具体实施例中矩阵变换开关模块的双向开关示意图。

图7为本发明具体实施例中双向开关的输出模式。

图8为本发明具体实施例中四步换流动作时序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提出了一种电源转换控制方法，包括如下步骤：

S1、采集三相交流输入的线电压(V_RS、V_ST、V_TR)。

具体的，通过控制器(MCU)集成的AD模块实时采集输入的线电压AD值，得到V_RS、V_ST、V_TR，并判断是否存在异常，对异常情况不做处理，对正常情况进入步骤S2处理。

S2、将采集到的线电压(V_RS、V_ST、V_TR)通过一阶低通滤波(LPF)算法进行滤波平滑性调整，并将滤波后的线电压转化成相电压(V_R、V_S、V_T)。

一阶低通滤波算法：Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)；

式中：α＝滤波系数；X(n)＝本次采样值；Y(n-1)＝上次滤波输出值；Y(n)＝本次滤波输出值。

低通滤波算法的特点：

1.滤波系数越小，滤波结果越平稳，但是灵敏度越低；

2.滤波系数越大，灵敏度越高，但是滤波结果越不稳定；

根据滤波算法的特点结合实际数据选取滤波系数。

线电压→相电压换算：

①V_RS＝V_R–V_S；

②V_ST＝V_S–V_T；

③V_TR＝V_T–V_R；

④V_R+V_S+V_T＝0；

①-②：

V_RS-V_ST＝V_R-V_S-V_S+V_T＝V_R-2V_S+V_T；

根据④式得：V_S＝(-1/3)*(V_RS-V_ST)；

带入①中最终得：V_R＝V_RS+(1/3)*(V_ST-V_RS)；

同理可得：V_S＝V_ST+(1/3)*(V_TR-V_ST)；

V_T＝V_TR+(1/3)*(V_RS-V_TR)；

S3-1、根据相电压(V_R、V_S、V_T)确定相电压所属的电压区间。

如图2所示，电压区间包括六个，将一个正弦周期的电压划分为6个电压区间。

第一区间：V_R≥V_S≥V_T；

第二区间：V_S>V_R≥V_T；

第三区间：V_S≥V_T>V_R；

第四区间：V_T>V_S>V_R；

第五区间：V_T>V_R≥V_S；

第六区间：V_R≥V_T>V_S。

S3-2、对相电压进行三相电压-两相电压变换，得到平面坐标系的电压值(V_α、V_β)。

S3-3、对平面坐标系的电压值(V_α、V_β)进行补正得到补正后的电压值(V_α+、V_β+)。对V_α、V_β进行duty补正，得到V_α+、Vβ+，用于调整输出电压幅值。

补正方法为：

将V_α、V_β转换成单位矢量表现形式：

对单位矢量值进行duty补正：

式中duty为补正系数，通过该系数调整输出电压幅值。

S4、对(V_α+、V_β+)和所属的电压区间，使用空间矢量法计算所属电压区间的电压矢量的输出时间比T₁、T₂、T_z。

如图3所示，使用空间矢量法将基础矢量电压分别在α、β轴上进行分量计算，得到2个非零矢量电压的输出时间比T₁、T₂和1个零矢量电压的输出时间比T_z。

输出时间比T₁、T₂、T_z的计算方法为：

设补正后的电压值(V_α+、V_β+)在所属电压区间的空间基础矢量电压为Vx、Vy(x、y的取值为1～6)，各自的作用时间分别为T₁、T₂；

则：

Vx在α轴上的分量为V_1α，在β轴上的分量为V_1β；

Vy在α轴上的分量为V_2α，在β轴上的分量为V_2β；

V_α+＝V_1α T₁+V_2α T₂

V_β+＝V_1β T₁+V_2β T₂

得出：

T_z＝(1-(T₁+T₂))/2

式中V_1α、V_1β、V_2α、V_2β根据基础矢量电压的不同而不同：

第一区间(V₁、V₂₎：V_1α＝1；V_1β＝0；

第二区间(V₂、V₃)：

第三区间(V₃、V₄)：V_2α＝-1；V_2β＝0；

第四区间(V₄、V₅)：V_1α＝-1；V_1β＝0；

第五区间(V₅、V₆)：

第六区间(V₆、V₁)：V_2α＝1；V_2β＝0。

S5、根据预设的开关输出模式以及步骤S4所得输出时间比设定控制器中PWM寄存器，同时，根据现有的电压换流法的4步换流，设定换流寄存器，确保双向开关在切换过程的安全性。

如图7所示，假设当前处于区间1，且如图6所示双向开关的状态从V8→V2，则实际切换动作为Ssn1、Ssn2由on变为off，Stn1、Stn2由off变为on，现有四步换流动作如图8所示。

S6、控制器根据PWM寄存器和换流寄存器输出PWM脉冲，控制并驱动矩阵变换开关模块动作，输出转换电压。

如图4、5所示，本实施例还提出了一种电源转换控制系统，控制系统包括：

矩阵变换开关模块：用于接收三相交流输入电压，受控制模块控制开关状态，输出目标电压；

控制模块，用于按照上述的方法对输出PWM脉冲对矩阵变换开关模块的开关状态进行控制。一种计算机可读存储介质，存储与矩阵变换开关模块结合使用的计算机程序，计算机程序可被处理器执行以实现上述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。