阅读说明：本技术 一种输出稳定电压的功率变换器控制系统 (Power converter control system for outputting stable voltage ) 是由 张月匣 孔德伟 刘凯杰 韩知杰 孙保进 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及车载不间断电源技术领域,尤其涉及一种输出稳定电压的功率变换器控制系统,其包括功率变换器、输入单元、输出单元、车载发电机及用电设备,功率变换器的主回路包括整流稳压单元、逆变单元及双向电压变换单元,整流稳压单元通过输入单元与车载发电机及市电连接,整流稳压单元与逆变单元通过线缆连接,逆变单元与用电设备之间通过输出单元连接,双向电压变换单元与整流稳压单元及逆变单元之间通过电缆双向连接,整流稳压单元包括三相PWM整流模块及稳压支撑电容。本发明提供的系统性能稳定,具有瞬时补功功能且发电机熄火后保证设备不间断供电,以满足大功率稳定输出电压要求。(The invention relates to the technical field of vehicle-mounted uninterruptible power supplies, in particular to a power converter control system for outputting stable voltage, which comprises a power converter, an input unit, an output unit, a vehicle-mounted generator and electric equipment, wherein a main loop of the power converter comprises a rectifying and voltage-stabilizing unit, an inversion unit and a bidirectional voltage conversion unit, the rectifying and voltage-stabilizing unit is connected with the vehicle-mounted generator and commercial power through the input unit, the rectifying and voltage-stabilizing unit is connected with the inversion unit through cables, the inversion unit is connected with the electric equipment through the output unit, the bidirectional voltage conversion unit is bidirectionally connected with the rectifying and voltage-stabilizing unit and the inversion unit through cables, and the rectifying and voltage-stabilizing unit comprises a three-phase PWM (pulse width modulation) rectifying module and a voltage-stabilizing support capacitor. The system provided by the invention has stable performance, has an instant power supplement function, and ensures that equipment supplies power uninterruptedly after the generator is shut down so as to meet the requirement of high-power stable output voltage.)

一种输出稳定电压的功率变换器控制系统

技术领域

本发明涉及车载不间断电源技术领域，尤其涉及一种输出稳定电压的功率变换器控制系统。

背景技术

目前战术车辆上装设备电力需求日益增大以及通指设备、上装武器装备多元化供电需求，对车载发电机功率需求越来越大，最终的用电品质及稳定性需求也越来越高。目前在户外车载发电系统一般是柴油发电机或者取力器发电系统，柴油发电机虽然能够发出高品质稳定电能，但因重量大，体积大，且价格比较昂贵。取力器发电系统安装于车辆底盘，但取力器发电系统一般只能发出20Kw以下的电功率，不能满足输出功率在50Kw以上大功率稳定输出的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供性能稳定，具有瞬时补功功能且发电机熄火后保证设备不间断供电，以满足大功率稳定输出电压要求的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其包括功率变换器、输入单元、输出单元、车载发电机及用电设备，功率变换器的主回路包括整流稳压单元、逆变单元及双向电压变换单元，所述整流稳压单元通过输入单元与车载发电机及市电连接，整流稳压单元与逆变单元通过线缆连接，逆变单元与用电设备之间通过输出单元连接，双向电压变换单元与整流稳压单元及逆变单元之间通过电缆双向连接，所述整流稳压单元包括三相PWM整流模块及稳压支撑电容，所述逆变单元为三相四桥臂逆变系统，所述双向电压变换单元包括双向BUCK-BOOST及蓄电池。

优化的，输入单元包括输入电抗、预充电路及功率因数校正单元。

进一步，输出单元包括输出电抗、安规电容及开关。

进一步，PWM整流模块采用电压矢量定向双闭环控制策略，外环为直流母线电压闭环控制，内环为电流前馈解耦控制。

优化的，三相四桥臂逆变系统通过对称分量计算来补偿不平衡负载。

进一步，功率变换器设有温度采样控制装置及电压标定装置，对功率变换器的温度、直流及交流电压、电流采样，实现车载发电机、蓄电池以及变换器状态监测及故障检查。

进一步，输出稳定电压的功率变换器控制系统，设有显示屏，功率变换器通过CAN总线进行电池电压、电量管理及功率变换器之间的信息交互，并且电池电压、电量，电机内部温度及各种报警信息都会显示在显示屏上。

本发明的有益效果

本发明提供的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，具有如下优点：

1.功率大，功能可靠，性能稳定，能满足现有相应军种上装设备的用电需求；

2.具有补功功能，在发电机输出功率不足时，蓄电池能够瞬时补功；

3.发电机熄火后，蓄电池补功，能够保证设备不间断供电。

附图说明

图1为本发明系统组成图；

图2为功率变换器电路结构示意图；

图3为PWM整流控制框图；

图4为电压-电流控制系统图；

图5为电压调制策略电压矢量图；

图6为基于SCC方法的控制策略示意图；

具体实施方式

一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，其包括功率变换器、输入单元、输出单元、车载发电机及用电设备，功率变换器的主回路包括整流稳压单元、逆变单元及双向电压变换单元，整流稳压单元通过输入单元与车载发电机及市电连接，整流稳压单元与逆变单元通过线缆连接，逆变单元与用电设备之间通过输出单元连接，双向电压变换单元与整流稳压单元及逆变单元之间通过电缆双向连接，整流稳压单元包括三相PWM整流模块及稳压支撑电容，稳压支撑电容可以起到稳压作用。AC-DC采用PWM整流电路拓扑结构，可以实现发电机侧单位功率因数控制以及适应发电机宽范围电压、频率变化，并检测三相输入相、线电压，相电流，直流母线电压、电流。

逆变单元为三相四桥臂逆变系统，可以适应三相四线制负载需求，保证输出电压380V/50Hz。同时可以检测三相输出相电压、相电流，中线电流。

双向电压变换单元包括双向BUCK-BOOST及蓄电池，使系统正常运行时，能够为蓄电池充电，在发电机输出功率不足时，电池能够瞬时补功，保证设备稳定输出，并且在发电机熄火后，电池补功，能够保证设备不间断供电。

优化的，输入单元包括输入电抗、预充电路及功率因数校正单元，方便实现稳定输入控制。

进一步，输出单元包括输出电抗、安规电容及开关，方便实现稳定输出控制。

进一步，PWM整流模块采用电压矢量定向双闭环控制策略，外环为直流母线电压闭环控制，内环为电流前馈解耦控制，便于实现直流电压稳定控制以及交流侧单位功率因数控制。

优化的，三相四桥臂逆变系统通过对称分量计算来补偿不平衡负载。系统包括多个通道，在每个通道中都包含一个外部电压环路和一个内部电流环路。两个控制回路均采用PI控制器，以确保电压和电流调节，d-q轴存在的耦合，也通过解耦项进行消除。

采用SCC对称分量计算方法，将不平衡的电压和电流分解为对称分量，从而可以在三个不同的顺序分量中独立调整控制变量，第一个通道控制dq0坐标系中电压和电流的正序分量，而第二个通道则调节电压和电流的负序分量。第三通道用于补偿同极性电压和电流。三个不同顺序组件中的独立控制提供了卓越的性能来补偿不平衡负载。

进一步，功率变换器设有温度采样控制装置及电压标定装置，对功率变换器的温度、直流及交流电压、电流采样，实现车载发电机、蓄电池以及变换器状态监测及故障检查。

其实现的保护功能包括：

过热保护：检测点温度超过90℃，关机告警。

过压保护：输入过压保护：在空载状态下，当市电输入电压超过设定的电压值418V，关机保护告警。输出过压保护：在空载状态下，当系统输出交流电压大于等于设定的电压值399V(不大于额定值的1.05倍)，自动切断交流输出。

欠压保护：输入欠压保护：在空载状态下，当市电输入电压低于设定的电压值342V，关机保护告警。输出欠压保护：在空载状态下，当系统输出交流电压小于等于设定的电压值361V(不小于额定值的0.95倍)，自动切断交流输出。

过流保护：使输出电流逐渐增加至额定负载的120％(允许有偏离)，2min应保护无输出。

短路保护：输出短路时，关机保护告警，设备无损坏。

功率管过流保护：功率开关管压降超过安全值关机告警。

进一步，输出稳定电压的功率变换器控制系统，设有显示屏，功率变换器通过CAN总线进行电池电压、电量管理及功率变换器之间的信息交互，并且电池电压、电量，电机内部温度及各种报警信息都会显示在显示屏上。

综上所述，本发明所保护的一种输出稳定电压的功率变换器控制系统，性能稳定，具有瞬时补功功能且发电机熄火后保证设备不间断供电，能够满足大功率稳定输出电压要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。