ZHCAE33 December   2022 AMC1202 , AMC1302 , AMC1306M05 , AMC22C11 , AMC22C12 , AMC23C10 , AMC23C11 , AMC23C12 , AMC23C14 , AMC23C15 , AMC3302 , AMC3306M05

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
    1. 1.1 电动汽车直流充电站
    2. 1.2 电流检测技术选择和等效模型
      1. 1.2.1 使用基于分流器的解决方案检测电流
      2. 1.2.2 检测技术的等效模型
  5. 2交流/直流转换器中的电流检测
    1. 2.1 交流/直流级的基本硬件和控制说明
      1. 2.1.1 交流电流控制环路
      2. 2.1.2 直流电压控制环路
    2. 2.2 A 点和 B 点 – 交流/直流级交流相电流检测
      1. 2.2.1 带宽的影响
        1. 2.2.1.1 稳态分析：基波电流和过零电流
        2. 2.2.1.2 瞬态分析：阶跃功率和电压骤降响应
      2. 2.2.2 延迟的影响
        1. 2.2.2.1 故障分析：电网短路
      3. 2.2.3 增益误差的影响
        1. 2.2.3.1 增益误差导致的交流/直流级功率扰动
        2. 2.2.3.2 交流/直流级对增益误差引起的功率扰动的响应
      4. 2.2.4 偏移的影响
    3. 2.3 C 点和 D 点 – 交流/直流级直流链路电流检测
      1. 2.3.1 带宽对前馈性能的影响
      2. 2.3.2 延迟对电源开关保护的影响
      3. 2.3.3 增益误差对功率测量的影响
        1. 2.3.3.1 瞬态分析：D 点的前馈
      4. 2.3.4 偏移的影响
    4. 2.4 A 点、B 点、C1/2 点和 D1/2 点的优缺点汇总以及产品建议
  6. 3直流/直流转换器中的电流检测
    1. 3.1 具有相移控制功能的隔离式直流/直流转换器的基本工作原理
    2. 3.2 E、F 点 - 直流/直流级电流检测
      1. 3.2.1 带宽的影响
      2. 3.2.2 增益误差的影响
      3. 3.2.3 偏移误差的影响
    3. 3.3 G 点 - 直流/直流级谐振回路电流检测
    4. 3.4 检测点 E、F 和 G 汇总以及产品建议
  7. 4结语
  8. 5参考资料

2.2.3.2 交流/直流级对增益误差引起的功率扰动的响应

图 2-14 显示了一个通用电压控制器和功率处理单元等效模型。

具有功率处理单元模型的简化直流总线电压控制环路图 2-14 具有功率处理单元模型的简化直流总线电压控制环路

如图 2-14 所示，我们将之前分析得出的项（方程式 8）作为干扰引入环路，用于检查电压控制性能。通过观察控制环路拓扑，可以证明，借助 PI 控制器的积分部分，可以完全抑制由直流干扰方程式 8 引起的稳态误差。相反，无法完全抑制干扰的交流分量，从而导致电压纹波。

为了评估交流侧所用电流传感器的最大可接受增益误差，我们通过进行以下假设来运行了仿真：

  • 将直流总线电压设置为最小额定电压，从而达到最大纹波电压 (650V)
  • 交流侧和直流侧之间存在最大功率交换，从而增加功率扰动 (11kW)
  • 达到最坏情况的三个相位的增益误差如下：
    ε1 = –ε2 = –ε3
  • 电流控制环路带宽在所有仿真中保持恒定 (3kHz)
  • 交流滤波器设计用于在使用主要电流检测功能时且在标称输出功率条件下，将 THD 保持在 3% 以下
  • 电力线频率为 50Hz

图 2-15 显示了交流/直流转换器与具有不同增益误差的传感器搭配使用时的仿真结果。

在直流链路带宽和增益误差参数下随时间变化的直流链路电压纹波图 2-15 在直流链路带宽和增益误差参数下随时间变化的直流链路电压纹波

图 2-15 展示了以下结果：

  1. 直流链路上存在 100Hz 纹波电压。这是由电流检测级增益误差注入的电源纹波导致的。
  2. 由于 PI 控制器的积分部分，当达到稳定状态时，所有情况下的电压平均值仍然相同，这与理论一致。
  3. 直流链路电压纹波与直流链路电压控制环路的带宽相关。如果电压控制环路的带宽足够高，那么控制器会尝试通过快速控制电流环路来消除纹波电压，但这可能会增加电网的 THD。

在此示例中，电压控制环路的带宽为 400Hz，结合电流传感器的 3.7% 增益误差，导致 THD 为 3.3%，而使用没有增益误差的理想电流传感器时，THD 为 3%。另外，电压控制环路的低带宽会导致电网侧的 THD 较低，但直流链路上的纹波电压会增加到不可接受的水平。直流链路中存在电压纹波会导致电池上出现电源纹波，而这是不能容忍的。此外，低电压控制环路带宽会导致负载阶跃响应不佳。

总之，当开关节点处的电流传感器具有 3.7% 的增益误差时，可能导致电网电流的 THD 增加超过 10%。为了补偿这种增加，输入滤波器的体积必须增加超过 4%，才能满足转换器电网侧 THD < 3% 的设计目标。