本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種開(kāi)關(guān)型功率放大裝置及模擬變流控制方法。

背景技術(shù)：

電機(jī)是一種以電磁場(chǎng)為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換的裝置。按照能量轉(zhuǎn)換方向不同分為電動(dòng)機(jī)(即由電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能)和發(fā)電機(jī)(即由機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能)這兩種工作模式，根據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式不同又可分為旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線電機(jī)，本文涉及的是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，后文所提電機(jī)也均為旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

電機(jī)的工作特性除了與其本體參數(shù)和工藝有關(guān)之外，還主要由控制驅(qū)動(dòng)裝置決定。不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄姍C(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置的技術(shù)要求各不相同，綜合來(lái)看主要有以下幾個(gè)方面：1)優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩控制性能；2)寬廣的調(diào)速范圍；3)寬范圍的高效率運(yùn)行區(qū)域；4)高功率密度；5)優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性和環(huán)保性；6)高可靠性。為了保證電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置能夠滿足上述種種技術(shù)要求，需要對(duì)其在原理樣機(jī)研發(fā)和產(chǎn)品測(cè)試階段開(kāi)展大量的測(cè)試試驗(yàn)。

傳統(tǒng)對(duì)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置的測(cè)試一般采用電機(jī)對(duì)拖臺(tái)架的方式進(jìn)行，其中一臺(tái)電機(jī)作為被測(cè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置的被控對(duì)象與其連接，另一臺(tái)同軸電機(jī)用來(lái)模擬機(jī)械負(fù)載或能量源，同時(shí)連接測(cè)功機(jī)進(jìn)行機(jī)械參數(shù)的測(cè)量。這種測(cè)試方案的優(yōu)勢(shì)在于電機(jī)為實(shí)物，能夠反應(yīng)較為真實(shí)的工作特性，測(cè)試精度較高。但卻存在下列問(wèn)題：1)電機(jī)臺(tái)架高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件存在一定的安全隱患；2)難以進(jìn)行極限工況及各種故障情況測(cè)試；3)對(duì)模擬機(jī)械負(fù)載的電機(jī)控制特性要求很高；4)難以靈活改變測(cè)試電機(jī)類(lèi)型和參數(shù)。

針對(duì)上述問(wèn)題，一種基于硬件在環(huán)(Hardware In the Loop，簡(jiǎn)稱(chēng)“HIL”)概念的測(cè)試方案被提出。該方案利用高速實(shí)時(shí)數(shù)字仿真機(jī)快速采樣來(lái)自電機(jī)控制器的控制信號(hào)，并將其作為輸入進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及電機(jī)本體的數(shù)學(xué)模型的實(shí)時(shí)解算，再將解算出的電機(jī)電氣和機(jī)械參數(shù)返回給電機(jī)控制器，從而形成一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)?；凇癏IL”的測(cè)試方案具有靈活高效，測(cè)試工況范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。但由于僅僅只有電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置的控制部分即電機(jī)控制器為實(shí)物，而直接與電機(jī)進(jìn)行功率交換的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器則是以數(shù)學(xué)模型的形式存在于實(shí)時(shí)數(shù)字仿真機(jī)中，故而該測(cè)試方案是不夠完整的，還需額外開(kāi)展針對(duì)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置的功率驅(qū)動(dòng)部分(即電機(jī)驅(qū)動(dòng)器)的測(cè)試工作。

若將高速實(shí)時(shí)數(shù)字仿真機(jī)解算出的電機(jī)電氣外特性參數(shù)通過(guò)一臺(tái)功率可雙向流動(dòng)的功率放大裝置進(jìn)行功率放大，在功率放大裝置和被測(cè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置的功率接口上產(chǎn)生實(shí)際大小的電壓和/或電流，就實(shí)現(xiàn)了功率級(jí)的電機(jī)電氣外特性的模擬，從而具備對(duì)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行完整的功率級(jí)測(cè)試的功能，該方案又稱(chēng)為功率硬件在環(huán)(Power Hardware In the Loop，簡(jiǎn)稱(chēng)“PHIL”)測(cè)試?；凇癙HIL”的測(cè)試方案繼承了“HIL”測(cè)試方案的靈活高效的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)從“HIL”測(cè)試方案只能進(jìn)行信號(hào)級(jí)測(cè)試拓展到可以開(kāi)展功率級(jí)的測(cè)試，使得測(cè)試的范圍更廣、結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。

盡管電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置的“PHIL”測(cè)試方案在理論上具有很多優(yōu)勢(shì)，然而在實(shí)際應(yīng)用中，其準(zhǔn)確性和有效性在很大程度上會(huì)受到功率放大裝置性能的限制?，F(xiàn)有技術(shù)中所涉及的“PHIL”測(cè)試方案中的功率放大裝置控制帶寬小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)被測(cè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置的適應(yīng)能力差，不能適應(yīng)不同技術(shù)特性的被測(cè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)用性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施方式的目的在于提供一種開(kāi)關(guān)型功率放大裝置及模擬變流控制方法，提高了功率放大裝置的控制帶寬，縮短了動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，提高了適應(yīng)不同技術(shù)特性的被測(cè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置的能力，實(shí)用性強(qiáng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種開(kāi)關(guān)型功率放大裝置，包括：模擬側(cè)變流電路、直流母線電路與電源側(cè)變流電路；

所述模擬側(cè)變流電路經(jīng)所述直流母線電路與所述電源側(cè)變流電路連接；

所述模擬側(cè)變流電路采用共直流母線多橋臂及濾波電抗并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且與被測(cè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率連接；其中，所述模擬側(cè)變流電路包括輸入濾波器、并聯(lián)濾波電感與三相兩電平并聯(lián)橋臂；所述輸入濾波器經(jīng)所述并聯(lián)濾波電感與所述三相兩電平并聯(lián)橋臂連接；所述輸入濾波器為L(zhǎng)C結(jié)構(gòu)，所述并聯(lián)濾波電感側(cè)為電容，所述三相兩電平并聯(lián)橋臂由3n只橋臂在直流側(cè)并聯(lián)而成，每一相各有n只橋臂，其中n大于或者等于2；每只橋臂的中點(diǎn)均串聯(lián)濾波電感，分相并聯(lián)后與所述輸入濾波器共同等效構(gòu)成LCL型濾波器；所述三相兩電平并聯(lián)橋臂中的開(kāi)關(guān)為電力電子全控型器件。

本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種模擬變流控制方法，包括：

模擬變流控制電路生成ABC三相的調(diào)制波，并輸出至各相的比較單元；其中，每相各有n個(gè)比較單元，每相各對(duì)應(yīng)n只橋臂，每個(gè)比較單元對(duì)應(yīng)一只橋臂，n為大于或者等于2；

每相對(duì)應(yīng)的比較單元的正端都接收基準(zhǔn)載波；其中，所述ABC三相的基準(zhǔn)載波相同；

所述比較單元將所述基準(zhǔn)載波分別移相360°/n×(a-1)后輸送至每相對(duì)應(yīng)的n個(gè)比較單元的負(fù)端；其中，a為每相對(duì)應(yīng)的比較單元的排列順序；

每相對(duì)應(yīng)的比較單元的正端輸出為對(duì)應(yīng)橋臂上管的脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)，負(fù)端輸出為對(duì)應(yīng)橋臂下管的PWM信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，開(kāi)關(guān)型功率放大裝置中模擬側(cè)變流電路采用共直流母線多橋臂及濾波電抗并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降低了模擬側(cè)變流電路的等效輸出阻抗從而提高了功率放大裝置的控制帶寬；而且，基于開(kāi)關(guān)型功率放大裝置中模擬側(cè)變流電路采用共直流母線多橋臂及濾波電抗并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用載波移相調(diào)制方法，可提高模擬側(cè)變流電路的等效開(kāi)關(guān)頻率，從而減少了功率放大裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間；同時(shí)，通過(guò)在模擬側(cè)變流電路采用LCL型濾波器，避免了功率放大裝置與被測(cè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置可能存在對(duì)同一支路電流控制上的沖突問(wèn)題，從而提升了功率放大裝置對(duì)各種技術(shù)特性的被測(cè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置的適應(yīng)能力，實(shí)用性強(qiáng)。

另外，所述電源側(cè)變流電路，用于對(duì)功率進(jìn)行雙向流動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)能量回饋；所述開(kāi)關(guān)型功率放大裝置工作時(shí)的功率等級(jí)小于預(yù)設(shè)功率時(shí)，所述電源側(cè)變流電路采用兩電平三相半橋變流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述電源側(cè)變流電路包括分別對(duì)應(yīng)三相的3只兩電平橋臂、與每相橋臂中點(diǎn)連接的并網(wǎng)濾波器、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)以及電源側(cè)變流控制單元；所述開(kāi)關(guān)型功率放大裝置工作時(shí)的功率等級(jí)大于或者等于所述預(yù)設(shè)功率時(shí)，所述電源側(cè)變流電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與所述模擬側(cè)變流電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致；其中，所述并網(wǎng)濾波器為L(zhǎng)型濾波電感，或者為L(zhǎng)CL型濾波器，這樣，可以節(jié)約成本。

另外，所述直流母線電路包括：直流母線電容、泄放電路與軟啟動(dòng)電路；所述直流母線電容并聯(lián)在直流母線兩端；所述泄放電路并聯(lián)在所述直流母線電容兩端，用于在完成測(cè)試任務(wù)后或者直流電壓越限時(shí)釋放所述直流母線電容上存儲(chǔ)的能量；所述軟啟動(dòng)電路串聯(lián)在處于所述直流母線電容電源側(cè)的直流母線上，用于限制所述直流母線電容的充電電流在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。這樣，可以使得功率放大裝置工作更安全、可靠。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中基于功率硬件在環(huán)的電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)框圖；

圖2是是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中開(kāi)關(guān)型功率放大裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中開(kāi)關(guān)型功率放大裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中的載波移相調(diào)制原理框圖；

圖5是是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中開(kāi)關(guān)型功率放大裝置的開(kāi)機(jī)啟動(dòng)方法流程圖；

圖6是是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中開(kāi)關(guān)型功率放大裝置的運(yùn)行與退出方法流程圖；

圖7是是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的模擬變流控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)所要求保護(hù)的技術(shù)方案。

本發(fā)明實(shí)施方式涉及的開(kāi)關(guān)型功率放大裝置可以應(yīng)用于如圖1所示的基于功率硬件在環(huán)(PHIL)的電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)測(cè)試場(chǎng)景中。其中，電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由上位機(jī)、實(shí)時(shí)仿真機(jī)和開(kāi)關(guān)型功率放大裝置組成。其中上位機(jī)用于進(jìn)行待模擬電機(jī)的類(lèi)型和參數(shù)設(shè)定，測(cè)試用例的編輯、管理和配置，以及測(cè)試流程的監(jiān)控。實(shí)時(shí)仿真機(jī)用于進(jìn)行電機(jī)以及轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的模型解算，負(fù)責(zé)測(cè)試用例的實(shí)際執(zhí)行，生成的位置參數(shù)通過(guò)信號(hào)級(jí)接口發(fā)送給電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置中的控制器，生成的電流參考值作為命令下發(fā)至開(kāi)關(guān)型功率放大裝置。開(kāi)關(guān)型功率放大裝置接收來(lái)自實(shí)時(shí)仿真機(jī)的電機(jī)電流參考值信號(hào)，并通過(guò)電力電子控制在與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接的功率接口上產(chǎn)生等值的實(shí)際電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電氣外特性的模擬。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施方式中的開(kāi)關(guān)型功率放大裝置包括功率主電路和控制保護(hù)電路兩部分。所述的功率主電路包括：模擬側(cè)變流電路、直流母線電路與電源側(cè)變流電路；模擬側(cè)變流電路經(jīng)直流母線電路與電源側(cè)變流電路連接。所述的控制保護(hù)電路包括模擬側(cè)控制電路、電源側(cè)控制電路、直流側(cè)控制電路、保護(hù)電路和通信接口電路。當(dāng)開(kāi)關(guān)型功率放大器正常運(yùn)行時(shí)，功率主電路的各部分都由對(duì)之對(duì)應(yīng)的控制電路進(jìn)行控制，當(dāng)檢測(cè)到故障情況出現(xiàn)，則由保護(hù)電路獲得控制權(quán)統(tǒng)一進(jìn)行保護(hù)處理。供電電源與輔助電源用于為開(kāi)關(guān)型功率放大裝置供電。

功率放大裝置的控制保護(hù)電路可以采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，其核心控制器件可選用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，或ARM(Advanced RISC Machines)處理器，或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)級(jí)陣列(FPGA)實(shí)現(xiàn)。另外控制保護(hù)電路可以包括采樣調(diào)理電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)與通信接口電路。所述控制保護(hù)電路包括模擬側(cè)控制電路、電源側(cè)控制電路、直流側(cè)控制電路和保護(hù)電路四個(gè)部分。模擬側(cè)控制電路、電源側(cè)控制電路、直流側(cè)控制電路和保護(hù)電路的功能會(huì)在下文中介紹。

本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種開(kāi)關(guān)型功率放大裝置，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括：模擬側(cè)變流電路100、直流母線電路110與電源側(cè)變流電路120。

模擬側(cè)變流電路100經(jīng)直流母線電路110與電源側(cè)變流電路120連接。其中，模擬側(cè)變流電路100采用共直流母線多橋臂及濾波電抗并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且與被測(cè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率連接；其中，模擬側(cè)變流電路100包括模擬輸入開(kāi)關(guān)101、輸入濾波器102、并聯(lián)濾波電感103與三相兩電平并聯(lián)橋臂104；輸入濾波器102經(jīng)所述并聯(lián)濾波電感103與所述三相兩電平并聯(lián)橋臂104連接；所述輸入濾波器102為L(zhǎng)C結(jié)構(gòu)，模擬輸入開(kāi)關(guān)101側(cè)為電感，輸入側(cè)為電感，并聯(lián)濾波電感103側(cè)為電容，所述三相兩電平并聯(lián)橋臂104由3n只橋臂在直流側(cè)并聯(lián)而成，每一相各有n只橋臂，其中n大于或者等于2；每只橋臂的中點(diǎn)均串聯(lián)濾波電感，分相并聯(lián)后與所述輸入濾波器102共同等效構(gòu)成LCL型濾波器；所述三相兩電平并聯(lián)橋臂104中的開(kāi)關(guān)為電力電子全控型器件(內(nèi)含反并聯(lián)二極管)，三相兩電平并聯(lián)橋臂104中的開(kāi)關(guān)類(lèi)型既可以為中大功率場(chǎng)合常用的絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)，又可以為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，還可以為相對(duì)更新的集成門(mén)極換流晶閘管(IGCT)等；三相兩電平并聯(lián)橋臂104中的開(kāi)關(guān)的材料既可為常規(guī)的硅材料，又可為寬禁帶的碳化硅(SiC)或砷化鎵(GaAs)等。并聯(lián)濾波電感103中包括3個(gè)并聯(lián)的電感。輸入濾波器102包括3個(gè)電感與3只等效電容，3只等效電容呈三角形連接，或者呈星型連接，每只等效電容根據(jù)實(shí)際情況由單只或多只電容器串并聯(lián)構(gòu)成。

基于上述的開(kāi)關(guān)型功率放大裝置，功率主電路的模擬變流控制方法中采用的載波移相調(diào)制方式，具體如圖4所示，具體工作過(guò)程如下：

首先，模擬變流控制電路生成ABC三相的調(diào)制波，并輸出至各相的比較單元；其中，每相有n個(gè)比較單元，對(duì)應(yīng)于n只并聯(lián)橋臂。如圖4所示，在進(jìn)行載波移相調(diào)制時(shí)，A相調(diào)制由A相調(diào)制單元完成。A相調(diào)制單元中的比較單元接收A相調(diào)制波，其中，A相調(diào)制單元包括n個(gè)A相比較單元：A相比較單元1、A相比較單元2、......、A相比較單元n，A相比較單元1為A相的首位比較單元。B相調(diào)制單元、C相調(diào)制單元與A相調(diào)制單元類(lèi)似，在此不再贅述。每一相各有n只橋臂，每個(gè)比較單元包括一個(gè)橋臂。

接著，每相對(duì)應(yīng)的比較單元接收基準(zhǔn)載波；其中，ABC三相的基準(zhǔn)載波相同。比較單元將接收的基準(zhǔn)載波分別移相360°/n×(a-1)后輸送至每相對(duì)應(yīng)的n個(gè)比較單元的負(fù)端；其中，a為每相對(duì)應(yīng)的比較單元的排列順序，比如A相比較單元n的排列順序?yàn)閚，A相比較單元1的排列順序?yàn)?、A相比較單元2的排列順序?yàn)?等等。每相比較單元的正端輸出為對(duì)應(yīng)橋臂上管的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)，負(fù)端為對(duì)應(yīng)橋臂下管的PWM信號(hào)。比如，A相比較單元1的負(fù)端接收基準(zhǔn)載波，不需移相，A相比較單元1正端輸出401為對(duì)應(yīng)橋臂上管的PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào),402為下管PWM信號(hào)；A相比較單元2將基準(zhǔn)載波移相360°/n×1后輸送至A相比較單元2的負(fù)端，A相比較單元2正端輸出403為對(duì)應(yīng)上管的PWM信號(hào)，負(fù)端輸出404為下管PWM信號(hào)；......；A相比較單元n將基準(zhǔn)載波移相360°/n×(a-1)后輸送至A相比較單元n的負(fù)端，A相比較單元n的正負(fù)端分別輸出對(duì)應(yīng)橋臂上下管的PWM信號(hào)。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，開(kāi)關(guān)型功率放大裝置中模擬側(cè)變流電路采用共直流母線多橋臂及濾波電抗并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降低了模擬側(cè)變流電路的等效輸出阻抗從而提高了功率放大裝置的控制帶寬；而且，基于開(kāi)關(guān)型功率放大裝置中模擬側(cè)變流電路采用共直流母線多橋臂及濾波電抗并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用載波移相調(diào)制方法，可提高模擬側(cè)變流電路的等效開(kāi)關(guān)頻率，從而減少了功率放大裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間；同時(shí)，通過(guò)在模擬側(cè)變流電路采用LCL型濾波器，避免了功率放大裝置與被測(cè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置可能存在對(duì)同一支路電流控制上的沖突問(wèn)題，從而提升了功率放大裝置對(duì)各種技術(shù)特性的被測(cè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置的適應(yīng)能力，實(shí)用性強(qiáng)。

進(jìn)一步地，電源側(cè)變流電路120用于對(duì)功率進(jìn)行雙向流動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)能量回饋，維持直流母線電容111電壓的穩(wěn)定，可以節(jié)約成本。具體地說(shuō)，所述開(kāi)關(guān)型功率放大裝置工作時(shí)的功率等級(jí)小于預(yù)設(shè)功率(比如50kW)時(shí)，所述電源側(cè)變流電路120可以采用兩電平三相半橋變流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述電源側(cè)變流電路120包括分別對(duì)應(yīng)三相的3只兩電平橋臂123、與每相橋臂中點(diǎn)連接的并網(wǎng)濾波器122、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)121以及電源側(cè)變流控制單元(未示出)；并網(wǎng)濾波器122可選用L型濾波電感，也可采用LCL型濾波器。在本實(shí)施方式中，并網(wǎng)濾波器122選用L型濾波電感。所述開(kāi)關(guān)型功率放大裝置工作時(shí)的功率等級(jí)大于或者等于上述的預(yù)設(shè)功率時(shí)，所述電源側(cè)變流電路120的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與所述模擬側(cè)變流電路100的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致，電源側(cè)變流電路120的控制方法與所述模擬側(cè)變流電路100的控制方法一致。

進(jìn)一步地，直流母線電路110包括：直流母線電容111、泄放電路與軟啟動(dòng)電路；直流母線電容111并聯(lián)在直流母線兩端；泄放電路并聯(lián)在直流母線電容111兩端，用于在完成測(cè)試任務(wù)后或者直流電壓越限時(shí)安全快速地釋放直流母線電容111上存儲(chǔ)的能量；軟啟動(dòng)電路串聯(lián)在處于直流母線電容111電源側(cè)的直流母線上，用于限制直流母線電容111的充電電流在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。其中，泄放電路由串聯(lián)的泄放開(kāi)關(guān)112和泄放電阻113構(gòu)成。軟啟動(dòng)電路由并聯(lián)的軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)114和軟啟動(dòng)電阻115構(gòu)成。

功率放大裝置的控制保護(hù)電路采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，其核心控制器件可選用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，或ARM(Advanced RISC Machines)處理器，或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)及陣列(FPGA)實(shí)現(xiàn)，另外包括采樣調(diào)理電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，通信接口電路。所述控制保護(hù)電路按照功能分為模擬側(cè)控制電路、電源側(cè)控制電路、直流側(cè)控制電路，和保護(hù)電路四個(gè)部分。

在本實(shí)施方式中，模擬側(cè)控制電路用于實(shí)現(xiàn)模擬側(cè)變流電路對(duì)電機(jī)電流參考信號(hào)的快速準(zhǔn)確跟蹤控制。模擬側(cè)控制電路先對(duì)并聯(lián)濾波電感總電流的參考值和實(shí)際值的差值進(jìn)行比例積分(PI)控制，產(chǎn)生的調(diào)制波經(jīng)過(guò)限幅后再進(jìn)行載波移相調(diào)制，即對(duì)應(yīng)同一相的n只并聯(lián)橋臂的載波信號(hào)的相位按照橋臂序號(hào)依次相差360°/n，然后與該相的調(diào)制波相比較生成相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號(hào)。

電源側(cè)控制電路用于維持直流母線電壓的穩(wěn)定并保證電源側(cè)近似為單位功率因數(shù)。電源側(cè)控制外環(huán)采用比例積分控制方法，其輸出為電流內(nèi)環(huán)的直軸(d軸)分量參考值，電流外環(huán)的交軸(q軸)分量參考值為零。當(dāng)功率等級(jí)較小時(shí)(比如小于50kW)，電源側(cè)控制采用基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)(dq坐標(biāo))的比例積分控制方法，調(diào)制方法為經(jīng)典的電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)。當(dāng)功率等級(jí)較大時(shí)(比如大于等于50kW)，電源側(cè)控制中的電流內(nèi)環(huán)與模擬側(cè)控制方法。

直流側(cè)控制電路以預(yù)設(shè)的時(shí)序和條件控制直流側(cè)軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和泄放開(kāi)關(guān)的開(kāi)通或閉合，保證直流側(cè)軟啟動(dòng)電路和泄放電路的正常工作。

保護(hù)電路具備過(guò)溫、過(guò)壓、電流、短路等保護(hù)功能，以保證上述功率放大裝置工作于預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)，免受因外界或內(nèi)部故障而可能導(dǎo)致的損壞。

下面介紹一下本實(shí)施方式中開(kāi)關(guān)型功率放大裝置的開(kāi)機(jī)啟動(dòng)方法，具體如圖5所示，包括以下步驟：

步驟501，自檢并設(shè)置各開(kāi)關(guān)的初始狀態(tài)。具體地，開(kāi)機(jī)后功率放大裝置首先進(jìn)行自檢，并設(shè)置其各電氣開(kāi)關(guān)為初始位置，具體為：如圖3所示，分?jǐn)嚯娫?并網(wǎng)開(kāi)關(guān)121，分?jǐn)嘬泦?dòng)開(kāi)關(guān)114，分?jǐn)嗄M輸入開(kāi)關(guān)101。

步驟502，判斷是否存在錯(cuò)誤。若是，進(jìn)入步驟503，否則進(jìn)入步驟504.若開(kāi)閉電氣開(kāi)關(guān)操作不正?；虬l(fā)生其他錯(cuò)誤，則報(bào)警并將故障信息上報(bào)至實(shí)時(shí)仿真機(jī)，然后循環(huán)等待用戶(hù)的關(guān)機(jī)或重啟命令。

步驟503，上報(bào)自檢通過(guò)信息。具體地，若自檢過(guò)程中無(wú)任何故障，則將自檢通過(guò)信息上報(bào)至實(shí)時(shí)仿真機(jī)。

步驟504，報(bào)警并上報(bào)自檢故障信息。

步驟505，循環(huán)等待關(guān)機(jī)或者重啟指令。

步驟506，閉合并網(wǎng)開(kāi)關(guān)并上報(bào)狀態(tài)。閉合并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，進(jìn)入軟啟動(dòng)工作狀態(tài)，并上報(bào)狀態(tài)給實(shí)時(shí)仿真機(jī)。

步驟507，判斷直流電壓是否越限Vdc1。若是，則進(jìn)入步驟508，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟507。具體地，檢測(cè)直流電容電壓，若直流電容電壓的值沒(méi)有超過(guò)軟啟動(dòng)電壓限值Vdc1，則重復(fù)步驟507。

步驟508，閉合軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)并上報(bào)狀態(tài)。若直流電容電壓超過(guò)軟啟動(dòng)電壓限值Vdc1，則閉合軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)114，進(jìn)入硬啟動(dòng)工作狀態(tài)，并上報(bào)實(shí)時(shí)仿真機(jī)。

步驟509，判斷直流電壓是否越限Vdc2。若是，則進(jìn)入步驟510，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟509。具體地，檢測(cè)直流電容電壓，若其值沒(méi)有超過(guò)硬啟動(dòng)電壓限值Vdc2，則重復(fù)步驟509。

步驟510，啟動(dòng)并執(zhí)行電源側(cè)變流控制。若直流電容電壓超過(guò)軟啟動(dòng)電壓限值Vdc2，則啟動(dòng)并執(zhí)行電源變流控制，進(jìn)入受控整流工作狀態(tài)，并上報(bào)實(shí)時(shí)仿真機(jī)。

步驟511，判斷直流電壓是否進(jìn)入額定范圍。若是，執(zhí)行步驟512，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟511。具體地，檢測(cè)直流電容電壓，若其值沒(méi)有進(jìn)入額定范圍，則重復(fù)步驟511。

步驟512，閉合模擬輸入開(kāi)關(guān)。具體地，若直流電容電壓值已進(jìn)入額定范圍，則閉合模擬輸入開(kāi)關(guān)101。

步驟513，進(jìn)入熱備用工作狀態(tài)并上報(bào)實(shí)時(shí)仿真機(jī)。

下面介紹一下本實(shí)施方式中開(kāi)關(guān)型功率放大裝置的運(yùn)行與退出方法，具體如圖6所示，包括以下步驟：

步驟601，判斷是否出現(xiàn)故障。若是，則執(zhí)行步驟602，否則執(zhí)行步驟603。

步驟602，報(bào)警并上報(bào)運(yùn)行故障信息。具體地，將故障信息上報(bào)至實(shí)時(shí)仿真機(jī)。

步驟609，封閉所有PWM信號(hào)。

步驟610，閉合軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗨衅渌_(kāi)關(guān)。

步驟611，關(guān)閉所有控制并上報(bào)狀態(tài)。具體地關(guān)閉所有控制電路。

步驟603，判斷是否收到關(guān)機(jī)命令。若是，則執(zhí)行步驟604，否則，執(zhí)行步驟605。若沒(méi)有出現(xiàn)故障，則判斷是否接收到正常關(guān)機(jī)命令，若收到關(guān)機(jī)命令則執(zhí)行步驟604，否則跳至步驟605。

步驟604，設(shè)置電流參考由當(dāng)前值逐漸至零。具體地，設(shè)置電流參考值從當(dāng)前值按照指定變化率逐漸降至零。

步驟606，執(zhí)行模擬側(cè)變流控制。

步驟607，執(zhí)行電源側(cè)變流控制。

步驟605，更新來(lái)自實(shí)時(shí)仿真機(jī)的電流參考值。

步驟612，執(zhí)行模擬側(cè)電流控制。

步驟613，執(zhí)行電源側(cè)電流控制。

步驟608，判斷模擬側(cè)電流是否小于閾值Ictrl1。若是，則執(zhí)行步驟609，否則，執(zhí)行步驟601。

本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及一種模擬變流控制方法，應(yīng)用于第一實(shí)施方式中的開(kāi)關(guān)型功率放大裝置，具體流程如圖7所示，包括以下步驟：

步驟701，生成ABC三相的調(diào)制波。具體地，模擬變流控制電路生成ABC三相的調(diào)制波，并輸出至各相的比較單元；其中，每相各有n個(gè)比較單元，每相各對(duì)應(yīng)n只橋臂，每個(gè)比較單元對(duì)應(yīng)一只橋臂，n為大于或者等于2。

步驟702，接收基準(zhǔn)載波。具體地，每相對(duì)應(yīng)的比較單元的正端都接收基準(zhǔn)載波；其中，ABC三相的基準(zhǔn)載波相同。

步驟703，載波移相調(diào)制。根據(jù)上述調(diào)制波與上述基準(zhǔn)載波進(jìn)行載波移相調(diào)制。具體地，比較單元將接收的基準(zhǔn)載波分別移相360°/n×(a-1)后輸送至每相對(duì)應(yīng)的n個(gè)比較單元的負(fù)端；其中，a為每相對(duì)應(yīng)的比較單元的排列順序；每相對(duì)應(yīng)的比較單元的正端輸出為對(duì)應(yīng)橋臂上管的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)，負(fù)端輸出為對(duì)應(yīng)橋臂下管的PWM信號(hào)。比如，比如，A相比較單元1的負(fù)端接收基準(zhǔn)載波，不需移相，A相比較單元1正端輸出401為對(duì)應(yīng)橋臂上管的PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào),402為下管PWM信號(hào)；A相比較單元2將基準(zhǔn)載波移相360°/n×1后輸送至A相比較單元2的負(fù)端，A相比較單元2正端輸出403為對(duì)應(yīng)上管的PWM信號(hào)，負(fù)端輸出404為下管PWM信號(hào)；......；A相比較單元n將基準(zhǔn)載波移相360°/n×(a-1)后輸送至A相比較單元n的負(fù)端，A相比較單元n的正負(fù)端分別輸出對(duì)應(yīng)橋臂上下管的PWM信號(hào)。

上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實(shí)現(xiàn)時(shí)可以合并為一個(gè)步驟或者對(duì)某些步驟進(jìn)行拆分，分解為多個(gè)步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專(zhuān)利的保護(hù)范圍內(nèi)；對(duì)算法中或者流程中添加無(wú)關(guān)緊要的修改或者引入無(wú)關(guān)緊要的設(shè)計(jì)，但不改變其算法和流程的核心設(shè)計(jì)都在該專(zhuān)利的保護(hù)范圍內(nèi)。

不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施方式為與第一實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)的方法實(shí)施例，本實(shí)施方式可與第一實(shí)施方式互相配合實(shí)施。第一實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一實(shí)施方式中。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。