超导储能用电流并联型电压补偿器的稳态控制方法

摘要

本发明涉及超导储能时流过超导线圈的超导电流控制技术领域，其特征在于：本发明通过一个DSP芯片把电源三相电压、负载三相电压转换成一个在d、q轴上的正序的稳态控制电流，然后通过电流矢量脉宽调制器把该正序电流转换成六个控制脉冲，送到由六个绝缘栅双极晶体管和六个二极管各自对应串联所组成的变流器中的各个晶体管的栅极，所述变流器的输入是三相负载电压，加在三个桥臂的三个中点上，该变流器的输出是流过超导线圈的超导电流，超导线圈接在三个桥臂中末端三个二极管的负极和起始端的绝缘栅双极晶体管的源极之间。当在0.15～0.35秒之间，电源电压故障时跌落50％时，负载电压几乎不变。

主权项

1、超导储能用电流并联型电压补偿器的稳态控制方法，其特征在于所述方法依次含有以下步骤：步骤1：通过电压互感器测量电源三相电压和负载三相电压，分别记为Vsa、Vsb、Vsc和Vfa、Vfb、Vfc；步骤2：把步骤1得到的电源三相电压和负载三相电压的值存在一个DSP的内存中；步骤3：通过所述DSP，按以下步骤，求出分别用ipwmd和ipwmq表示的稳态控制电流；3-1步：对内存中的Vsa、Vsb、Vsc以及Vfa、Vfb、Vfc，分别按下式进行3/2变换，得到Vsd、Vsq以及Vfd、Vfq，并存入内存；式中，θ为角度量，由锁相环电路给出，下同，锁相环电路的输入是Vsa；3-2步：用第1个乘法器求出1/R_f，第2个乘法器求出1/100πL_s的值，其中，L_s为移相电抗器的电抗值、R_f为负载电阻的值；用第1、第2两个乘加器各自都求出((100π)²CL_s-1)/100πL_s的值，其中C为滤波电容值；把3-2步得到的各值存入内存中；3-3步：用第3乘法器求出Vsq/100πL_s的值；用第4乘法器求出((100π)²CL_s-1)Vfq/100πL_s的值；用第5乘法器求出Vfd/R_f的值，再用第1加法器求出 $i_{\mathrm{pwmd}}=\frac{1}{100{\mathrm{\pi L}}_s}{V}_{\mathrm{sq}}+\frac{{\left(100\pi \right)}^2{\mathrm{CL}}_s-1}{100{\mathrm{\pi L}}_s}{V}_{\mathrm{fq}}-\frac{1}{R_f}{V}_{\mathrm{fd}}$3-4步；用第6乘法器求出Vsd/100πL_s的值；用第7乘法器求出((100π)²CL_s-1)Vfd/100πL_s的值；用第8乘法器求出Vfq/R_f的值，再用第2加法器求出 $i_{\mathrm{pwmq}}=-\frac{1}{100{\mathrm{\pi L}}_s}{V}_{\mathrm{sd}}+\frac{{\left(100\pi \right)}^2{\mathrm{CL}}_s-1}{100{\mathrm{\pi L}}_s}{V}_{\mathrm{fd}}-\frac{1}{R_f}{V}_{\mathrm{fq}}$3-5步：对步骤3-4得到的ipwmd和ipwmq按下式进行2/3变换，得到直角坐标系的三相稳态控制电流值ipwma，ipwmb，ipwmc：3-6步：把步骤3-5得到的三相稳态控制电流ipwma，ipwmb，ipwmc输入到一个电流矢量脉宽调制器，求出6个IGBT的驱动信号，所述IGBT是绝缘栅双极晶体管的英文简称，所述IGBT的6个驱动信号计算方法如下：当|_ipwma|≥|i_pwmb|，|i_pwmc|时：若i_pwma≥0，1、6、2、4号IGBT导通，第i号IGBT导通时间为T_i，则T₁＝T $T_6=\frac{\left|i_{\mathrm{pwmb}}\right|}{\mathrm{id}}T$ $T_2=\frac{\left|i_{\mathrm{pwmc}}\right|}{\mathrm{id}}T$T₄＝T-T₂-T₆式中，T是控制周期，id是超导线圈电流值，由电流霍尔测出，下同，；若i_pwma＜0，则4、3、5、1号IGBT导通，各IGBT的导通时间为：T₄＝T $T_3=\frac{\left|i_{\mathrm{pwmb}}\right|}{\mathrm{id}}T$ $T_5=\frac{\left|i_{\mathrm{pwmc}}\right|}{\mathrm{id}}T$T₁＝T-T₃-T₅当|i_pwmb|≥|i_pwmc|，|i_pwma|时：若i_pwmb≥0，则3、2、4、6号IGBT导通；T₃＝T $T_2=\frac{\left|i_{\mathrm{pwmc}}\right|}{\mathrm{id}}T$ $T_4=\frac{\left|i_{\mathrm{pwma}}\right|}{\mathrm{id}}T$T₆＝T-T₂-T₄若i_pwmb＜0，则6、5、1、3号IGBT导通；T₆＝T $T_5=\frac{\left|i_{\mathrm{pwmc}}\right|}{\mathrm{id}}T$ $T_1=\frac{\left|i_{\mathrm{pwma}}\right|}{\mathrm{id}}T$T₃＝T-T₁-T₅当|i_pwmc|≥|i_pwma|，|i_pwmb|时：若i_pwmc≥0，则5、4、6、2号IGBT导通；T₅＝T $T_4=\frac{\left|i_{\mathrm{pwma}}\right|}{\mathrm{id}}T$ $T_6=\frac{\left|i_{\mathrm{pwmb}}\right|}{\mathrm{id}}T$T₂＝T-T₄-T₆若i_pwmc＜0，则2、1、3、5号IGBT导通；T₂＝T $T_1=\frac{\left|i_{\mathrm{pwma}}\right|}{\mathrm{id}}T$ $T_3=\frac{\left|i_{\mathrm{pwmb}}\right|}{\mathrm{id}}T$T₅＝T-T₁-T₃在导通时间内，IGBT的驱动信号为高；在导通时间外，IGBT的驱动信号为低，根据各个IGBT的导通时间，可以方便得到其驱动信号；步骤4：把步骤3所述的6个驱动信号分别送至6个IGBT的栅极，实现稳态控制；所述每一个IGBT串连一个二极管后组成半个桥臂，6个IGBT和6个二极管各自对应串联后构成一个变流器，其中，每两个所述的半个桥臂相互正向串接，组成三个桥臂，其各自的连接中点与负载三相电压输出端相连；所述的三个桥臂的一端为三个IGBT所串接的二极管的负极，另一端为另外三个IGBT的源极，所述的三个IGBT所串接的二极管的负极并联后连超导线圈的一端，而另外三个IGBT的源极并联后接所述超导线圈的另一端。