本发明涉及一种三相相控整流桥负载模拟的指令电流生成算法，其技术特点是包括以下步骤：确定三相相控整流桥的一个基波周期内六个导通区间的边界条件；确定六个导通区间内不同电路工作状态的判定条件并得到相应的电路方程；对六个导通区间的电路方程采用向后差分法进行离散化求解，获得三相相控整流桥的指令电流。本发明针对三相相控整流桥负载给出指令电流生成算法，增加了现有电力电子负载所能模拟的负载类型，提高了电力电子负载模拟非线性负载的能力，而且计算准确度较高，能够满足模拟精度要求，可广泛应用于电力电子负载模拟非线性负载特性中，能够更好地测试电源带载能力。
1.一种三相相控整流桥负载模拟的指令电流生成算法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、确定三相相控整流桥的一个基波周期内六个导通区间的边界条件，具体实现方法为：根据电路工作特性将脉冲触发角划分为三种情况：大于等于0°且小于30°、大于等于
30°且小于90°和大于等于90°且小于等于120°，确定一个基波周期的六个区间的边界条件如下：(1)当脉冲触发角大于等于0°且小于30°时，导通区间的边界条件分别为：和
(2)当脉冲触发角大于等于30°且小于90°时，导通区间的边界条件分别为：和
(3)当脉冲触发角大于等于90°且小于等于120°时，导通区间的边界条件分别为：和
步骤2、确定六个导通区间内不同电路工作状态的判定条件并得到相应的电路方程如下：(1)导通区间①的判定条件及对应的电路方程分别为：判定条件：iL>0||uab>udc，电路方程：uab＝L*diL/dt+Uc；
判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
(2)导通区间②的判定条件及对应的电路方程分别为：判定条件：iL>0||uac>udc，电路方程：uac＝L*diL/dt+Uc；
判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
(3)导通区间③的判定条件及对应的电路方程分别为：判定条件：iL>0||ubc>udc，电路方程：ubc＝L*diL/dt+Uc；
判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
(4)导通区间④的判定条件及对应的电路方程分别为：判定条件：iL>0||uba>udc，电路方程：uba＝L*diL/dt+Uc；
判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
(5)导通区间⑤的判定条件及对应的电路方程分别为：判定条件：iL>0||uca>udc，电路方程：uca＝L*diL/dt+Uc；
判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
(6)导通区间⑥的判定条件及对应的电路方程分别为：判定条件：iL>0||ucb>udc，电路方程：ucb＝L*diL/dt+Uc；
判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
步骤3、对六个导通区间的电路方程采用向后差分法进行离散化求解，获得三相相控整流桥的指令电流如下：(1)导通区间①的交流电流ia、ib和ic分别为：iL、-iL和0；
(2)导通区间②的交流电流ia、ib和ic分别为：iL、0和-iL；
(3)导通区间③的交流电流ia、ib和ic分别为：0、iL和-iL；
(4)导通区间④的交流电流ia、ib和ic分别为：-iL、iL和0；
(5)导通区间⑤的交流电流ia、ib和ic分别为：-iL、0和iL；
(6)导通区间⑥的交流电流ia、ib和ic分别为：0、-iL和iL；
所述ia、ib和ic为三相指令电流；uL为电感压降，uc为电容电压，iL为直流侧电流；VT1—VT6为晶闸管，对应的触发脉冲为g1—g6，导通区间①：g1→g2；导通区间②：g2→g3；导通区间③：g3→g4；导通区间④：g4→g5；导通区间⑤：g5→g6；导通区间⑥：g6→g1；α1～α6分别为六个区间的触发角，A相电压
一种三相相控整流桥负载模拟的指令电流生成算法
技术领域
[0001] 本发明涉及三相相控整流桥技术，具体涉及一种三相相控整流桥负载模拟的指令电流生成算法。
背景技术
[0002] 电能装置(交流稳压电源、UPS、开关直流电源、交流电机驱动器等)在出厂时都需要根据标准要求进行严格的老化实验和相关的动态、稳态带载实验，以保证电源设备的质量。传统考核电源的方法是选用电阻、电感和电容的组合作为阻性、阻感性或者阻容性负载，选用不控整流桥作为非线性负载。这种方法明显存在电能消耗大、负载不灵活、自动化程度低等缺点，因此一种灵活、绿色、高效的试验装置—电力电子负载应运而生。
[0003] 根据电力电子负载输入电能的特性，可以将其分为直流电力电子负载和交流电力电子负载。其中直流电力电子负载用于测试直流电源，如直流发电机、蓄电池等；交流电力电子负载用于测试交流电源，如交流稳压电源、不间断电源、交流电机驱动器等。对于直流电力电子负载的研究比较成熟，市面产品较多；而交流电力电子负载的研究相对较少，还存在一些问题以待解决，比如：非线性负载模拟的指令电流生成算法、电流跟踪控制策略、交流电机模拟方法等。
[0004] 交流电力电子负载最常用的结构拓扑为背靠背变流器，被试电源侧的称之为负载变流器，完成多种特性负载的模拟功能，其中包含一个关键问题，就是指令电流生成算法。根据负载类型可以将指令生成算法分为线性负载模拟的指令电流生成算法和非线性负载模拟的指令电流生成算法。对于前者的研究比较成熟，而对于后者的研究较少，目前研究主要是针对三相不控整流桥负载模拟的指令电流生成算法。但是相对于三相不控整流桥，三相相控整流桥的应用更为广泛，其输入电流的谐波特性更加多样化，更适合作为考核被试电源带载能力的负载，然而目前相关研究非常少，所以开展三相相控整流桥负载模拟的指令电流生成算法的研究是非常有必要的。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供提供一种设计合理、准确度高的三相相控整流桥负载模拟的指令电流生成算法。
[0006] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0007] 一种三相相控整流桥负载模拟的指令电流生成算法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1、确定三相相控整流桥的一个基波周期内六个导通区间的边界条件；
[0009] 步骤2、确定六个导通区间内不同电路工作状态的判定条件并得到相应的电路方程；
[0010] 步骤3、对六个导通区间的电路方程采用向后差分法进行离散化求解，获得三相相控整流桥的指令电流。
[0011] 进一步，所述步骤1的具体实现方法为：
[0012] 根据电路工作特性将脉冲触发角划分为三种情况：0°～30°、30°～90°和90°～120°，确定一个基波周期的六个区间的边界条件如下：
[0013] (1)当脉冲触发角为0°～30°时，导通区间的边界条件分别为：
[0014] 和
[0015]
[0016] (2)当脉冲触发角为30°～90°时，导通区间的边界条件分别为：
[0017]
[0018] 和
[0019] (3)当脉冲触发角为90°～120°时，导通区间的边界条件分别为：
[0020]
[0021] 和
[0022] 所述步骤2的六个导通区间、判定条件及电路方程为：
[0023] (1)导通区间①的判定条件及对应的电路方程分别为：
[0024] 判定条件：iL>0||uab>udc，电路方程：uab＝L*diL/dt+Uc；
[0025] 判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
[0026] (2)导通区间②的判定条件及对应的电路方程分别为：
[0027] 判定条件：iL>0||uac>udc，电路方程：uac＝L*diL/dt+Uc；
[0028] 判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
[0029] (3)导通区间③的判定条件及对应的电路方程分别为：
[0030] 判定条件：iL>0||ubc>udc，电路方程：ubc＝L*diL/dt+Uc；
[0031] 判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
[0032] (4)导通区间④的判定条件及对应的电路方程分别为：
[0033] 判定条件：iL>0||uba>udc，电路方程：uba＝L*diL/dt+Uc；
[0034] 判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
[0035] (5)导通区间⑤的判定条件及对应的电路方程分别为：
[0036] 判定条件：iL>0||uca>udc，电路方程：uca＝L*diL/dt+Uc；
[0037] 判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
[0038] (6)导通区间⑥的判定条件及对应的电路方程分别为：
[0039] 判定条件：iL>0||ucb>udc，电路方程：ucb＝L*diL/dt+Uc；
[0040] 判定条件：iL＝0，电路方程：C*dUc/dt+Uc/R＝0；
[0041] 所述步骤3获得的三相指令电流如下：
[0042] (1)导通区间①的交流电流ia、ib和ic分别为：iL、-iL和0；
[0043] (2)导通区间②的交流电流ia、ib和ic分别为：iL、0和-iL；
[0044] (3)导通区间③的交流电流ia、ib和ic分别为：0、iL和-iL；
[0045] (4)导通区间④的交流电流ia、ib和ic分别为：-iL、iL和0；
[0046] (5)导通区间⑤的交流电流ia、ib和ic分别为：-iL、0和iL；
[0047] (6)导通区间⑥的交流电流ia、ib和ic分别为：0、-iL和iL；
[0048] 所述的ua、ub和uc为三相输入电压；ia、ib和ic为三相指令电流；uL为电感压降，uc为电容电压，iL为直流侧电流；VT1—VT6为晶闸管，对应的触发脉冲为g1—g6，导通区间①：g1→g2；导通区间②：g2→g3；导通区间③：g3→g4；导通区间④：g4→g5；导通区间⑤：g5→g6；导通区间⑥：g6→g1；α1～α6分别为六个区间的触发角，A相电压
[0049] 本发明的优点和积极效果是：
[0050] 本发明针对三相相控整流桥负载给出指令电流生成算法，增加了现有电力电子负载所能模拟的负载类型，提高了电力电子负载模拟非线性负载的能力，而且计算准确度较高，能够满足模拟精度要求，可广泛应用于电力电子负载模拟非线性负载特性中，能够更好地测试电源带载能力。
附图说明
[0051] 图1是三相相控整流桥负载原理示意图。
具体实施方式
[0052] 以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
[0053] 一种三相相控整流桥负载模拟的指令电流生成算法，是在图1给出的三相相控整流桥负载上实现的。图中ua、ub和uc为三相输入电压；ia、ib和ic为三相输入电流，即ia、ib和ic为三相指令电流；直流侧为RLC负载，uL为电感压降，uc为电容电压，iL为直流侧电流；VT1—VT6为晶闸管，对应的触发脉冲为g1—g6，区间①：g1→g2；区间②：g2→g3；区间③：g3→g4；区间④：g4→g5；区间⑤：g5→g6；区间⑥：g6→g1；α1～α6分别为六个区间的触发角，A相电压[0054] 本发明包括以下步骤：
[0055] 步骤1、确定三相相控整流桥的一个基波周期内六个导通区间的边界条件。
[0056] 三相相控整流桥的一个基波周期按照换流点可以分为六个区间，通过详细分析电路工作特性将脉冲触发角划分为三种情况：0°～30°、30°～90°和90°～120°，从而可以分别确定一个基波周期的六个区间的边界条件，如表1所示：
[0057] 表1、三相相控整流桥一个基波周期内六个导通区间的边界条件
[0058]
[0059]
[0060] 步骤2、确定六个导通区间内不同电路工作状态的判定条件并得到相应的电路方程。
[0061] 由于在一个区间内会存在一个或两个电路工作状态，根据直流侧电流与0的大小关系，以及交流侧线电压与直流侧电压的大小关系，确定电路工作状态的判定条件，并得到时域下对应的电路方程，如表2所示：
[0062] 表2、六个导通区间内电路工作状态的判定条件及电路方程
[0063]
[0064] 步骤3、对六个导通区间的电路方程进行离散求解，获得三相相控整流桥的指令电流。
[0065] 在本步骤中对电路方程进行离散求解是采用向后差分法进行离散化求解，并获得三相相控整流桥的三相输入电流ia、ib和ic，作为指令电流。
[0066] 表3、三相输入电流与直流侧电流关系
[0067]
[0068] 本发明在具体实施过程中，可以在数字控制系统中通过编写程序实现：
[0069] 针对图1所示的三相相控整流桥负载模拟对象，在表1所示的前提之下，分别列写不同判定条件对应的电路方程，如表2所示。然后，对于电路方程的求解，程序中可以采用向后差分法，进而可以获得直流侧电流iL。最后根据表3，就可以得到三相输入电流，即三相指令电流。
[0070] 需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
