【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力電子與電機控制，是一種帶有能量回饋回路的電流源型逆變器拓撲結構及控制方法。
技術介紹
1、目前實現直流至交流能量轉換的逆變器可以分為電壓源型逆變器(vsi)和電流源型逆變器(csi)兩種。vsi的每個橋臂均有一個上開關和一個下開關，并且每個開關都有一個反并聯的二極管，以提供反向電流的流通路徑。csi在直流側采用直流電壓源供電，直流母線電壓一般由前級的二極管變流器經過不控整流后，再由直流母線電解電容濾波穩壓得到以降低系統成本，在交流側通過調制策略生成幅值和頻率可變的交流電壓。vsi結構簡單，易于控制，并且由于igbt和mosfet等全控功率器件的技術較為成熟，這使得vsi在車載電機驅動系統中占據主導地位。但是其存在輸出電壓的開關諧波大，開關短路故障下的容錯性低，工作溫度適用性等問題。而與vsi不同，csi的直流側有儲能電感，與電壓源一起為負載提供恒定的電流，雖然csi的拓撲結構比vsi復雜，但是仍具有諸如能有效擴大高速pmsm的恒功率運行范圍，無需考慮短路保護，能承受更高溫度工作，壽命長等優點，可以彌補vsi的一些缺陷。
2、然而，受直流儲能環節效率和成本以及適用的功率開關器件限制的影響，電流源型變流器的解決方案在工業場合中的應用以及市場占有率上仍然低于電壓源型逆變器。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術通過改良且簡化拓撲，并且引入能量回饋回路，為電流源逆變器提供前級優質恒定電流的同時，為電機提供能量回饋的通道，及時處理回饋能量，為電機實現
2、本專利技術提供一種帶有能量回饋回路的電流源型逆變器拓撲結構及控制方法，本專利技術提供了以下技術方案：
3、一種帶有能量回饋回路的電流源型逆變器拓撲結構，所述拓撲結構包括直流可調電源udc、開關管s7、二極管vd1、二極管vd2、二極管vd3、二極管vd4、二極管vd5、二極管vd6、二極管vd7、直流側電感ldc、開關管s1、開關管s2、開關管s3、開關管s4、開關管s5、開關管s6、開關管s7、開關管s8、電阻r、電容cfa、電容cfb、電容cfc和pmsm電機；
4、直流可調電源udc的正極端串聯開關管s7的集電極；開關管s7的基極接驅動信號；開關管s7的發射極串聯二極管vd7的陰極；二極管vd7的陽極串聯開關管s8的發射極；開關管s8的基極接驅動信號；開關管s8的集電極串聯直流可調電源udc的負極端。
5、優選地，二極管vd7的陽極依次串聯電阻r和直流可調電源udc的負極端；
6、開關管s7的發射極依次串聯電感ldc和開關管s1的集電極；開關管s1的基極接驅動信號；開關管s1的發射極串聯二極管vd1的陽極；二極管vd1的陰極串聯開關管s4的集電極；開關管s4的基極接驅動信號；開關管s4的發射極串聯二極管vd4的陽極；二極管vd4的陰極串聯直流可調電源udc的負極端。
7、優選地，開關管s7的發射極依次串聯電感ldc和開關管s3的集電極；開關管s3的基極接驅動信號；開關管s3的發射極串聯二極管vd3的陽極；二極管vd3的陰極串聯開關管s6的集電極；開關管s6的基極接驅動信號；開關管s6的發射極串聯二極管vd6的陽極；二極管vd6的陰極串聯直流可調電源udc的負極端。
8、優選地，開關管s7的發射極依次串聯電感ldc和開關管s5的集電極；開關管s5的基極接驅動信號；開關管s5的發射極串聯二極管vd5的陽極；二極管vd5的陰極串聯開關管s2的集電極；開關管s2的基極接驅動信號；開關管s2的發射極串聯二極管vd2的陽極；二極管vd2的陰極串聯直流可調電源udc的負極端。
9、優選地，二極管vd1的陰極串聯pmsm電機a相；二極管vd3的陰極串聯pmsm電機b相；二極管vd5的陰極串聯pmsm電機c相；
10、二極管vd1的陰極串聯電容cfa一端；二極管vd3的陰極串聯電容cfb一端；二極管vd5的陰極串聯電容cfc一端；電容cfa另一端、電容cfb另一端和電容cfc另一端相接。
11、優選地，根據直流母線采樣電流idc和設定直流母線電流idc*以及能量回饋時給定的安全電流值ifb*進行對比來設置開關管s7、s8的開關狀態；
12、按照開關管s7、開關管s8的通斷情況，所述拓撲結構分為四個工作模式，分別是電源供電模式、電感續流模式、能量回饋模式。
13、優選地，當所述拓撲結構處于電源供電模式時，開關管s7導通，開關管s8導通；
14、當所述拓撲結構處于電感續流模式時，開關管s7關斷，開關管s8導通；
15、當所述拓撲結構處于能量回饋模式時，開關管s7關斷，開關管s8關斷。
16、一種帶有能量回饋回路的電流源型逆變器控制方法，所述方法包括以下步驟：
17、利用電流傳感器實時采樣直流側電流idc，當采樣電流idc小于給定idc*時，s7打開，s8保持打開，進入電源供電模式，直流側電流增大；當采樣電流idc大于給定idc*時，s7關閉，s8保持打開，進入電感續流模式，直流側電流緩慢減小；當有大量能量從電機端回饋到直流側時，s7關閉，s8關閉，進入能量回饋模式，電流流過電阻消耗回饋能量，直流側電流被限制在閾值ifb*。
18、一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行，以用于實現一種帶有能量回饋回路的電流源型逆變器控制方法。
19、一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現一種帶有能量回饋回路的電流源型逆變器控制方法。
20、本專利技術具有以下有益效果：
21、本專利技術與現有技術相比：
22、本專利技術用一個開關管和一個二極管即可提供穩定的直流側電流，從而保障電機的可控運行，并且在此基礎上又僅用一個開關管和電阻來實現電機回饋能量的泄放，在盡量簡單的拓撲與低成本下保障了電機四象限運行時的安全可靠。
23、與現有方法相比，本專利技術的帶有能量回饋回路的新型電流源逆變器拓撲結構可以在保障直流側提供穩定的直流電流的同時，處理好由于電機剎車等工況產生的大量由電機端向前級輸送的回饋能量，提高了系統的性能與保障了系統的安全運行。與現有的前級為dcdc的電流源逆變器系統相比，在功能的實現上只使用了兩個開關管和一個二極管，簡化了系統，增加了系統的可靠性且降低了成本。
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1.一種帶有能量回饋回路的電流源型逆變器拓撲結構，其特征是：所述拓撲結構包括直流可調電源Udc、開關管S7、二極管VD1、二極管VD2、二極管VD3、二極管VD4、二極管VD5、二極管VD6、二極管VD7、直流側電感Ldc、開關管S1、開關管S2、開關管S3、開關管S4、開關管S5、開關管S6、開關管S7、開關管S8、電阻R、電容Cfa、電容Cfb、電容Cfc和PMSM電機；
2.根據權利要求1所述的拓撲結構，其特征是：
3.根據權利要求2所述的拓撲結構，其特征是：
4.根據權利要求3所述的拓撲結構，其特征是：
5.根據權利要求4所述的拓撲結構，其特征是：
6.根據權利要求5所述的拓撲結構，其特征是：
7.根據權利要求6所述的拓撲結構，其特征是：
8.一種帶有能量回饋回路的電流源型逆變器控制方法，其特征是：所述方法包括以下步驟：
9.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行，以用于實現如權利要求8的方法。
10.一種計算機設備，包括存儲器
...【技術特征摘要】
1.一種帶有能量回饋回路的電流源型逆變器拓撲結構，其特征是：所述拓撲結構包括直流可調電源udc、開關管s7、二極管vd1、二極管vd2、二極管vd3、二極管vd4、二極管vd5、二極管vd6、二極管vd7、直流側電感ldc、開關管s1、開關管s2、開關管s3、開關管s4、開關管s5、開關管s6、開關管s7、開關管s8、電阻r、電容cfa、電容cfb、電容cfc和pmsm電機；
2.根據權利要求1所述的拓撲結構，其特征是：
3.根據權利要求2所述的拓撲結構，其特征是：
4.根據權利要求3所述的拓撲結構，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：安群濤，姚天灝，盧禹卓，吳友桐，羅楚民，王麗瑩，趙孟佶，叢偉暉，蔣佳誠，孫雪妹，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：
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