一种快速隔离断路器及其控制算法

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1.一种快速隔离断路器，其特征在于：包括EMI滤波电路、整流电路、全桥电路拓扑电路、输出滤波电路、电压电流采集电路、模数转换电路、驱动电路、PWM产生电路、母线电压检测电路、零极点补偿电路Ⅰ、PFC电路、零极点补偿电路Ⅱ、除法器电路、零极点补偿电路Ⅲ和控制电路；所述整流电路的输入端与电源输入端连接，所述整流电路的输出端与全桥电路拓扑电路的输入端连接，所述全桥电路拓扑电路的输出端与输出滤波电路连接，所述EMI滤波电路设置在整流电路的输入端，所述电压电流采集电路的采集端与整流电路的输入端连接，所述驱动电路与全桥电路拓扑电路连接，所述PWM产生电路的输出端与驱动电路连接，所述母线电压检测电路的采集端与输出滤波电路的输出端连接，所述模数转换电路的输入端与电压电流采集电路和母线电压检测电路连接，所述模数转换电路的输出端分别与零极点补偿电路Ⅰ、PFC电路和零极点补偿电路Ⅱ连接，所述零极点补偿电路Ⅰ经PFC电路与零极点补偿电路Ⅱ连接，所述零极点补偿电路Ⅱ、除法器电路和零极点补偿电路Ⅲ均与PWM产生电路连接，所述控制电路分别与EMI滤波电路、零极点补偿电路Ⅰ、PFC电路、零极点补偿电路Ⅱ、除法器电路和零极点补偿电路Ⅲ连接；所述整流电路由电感L1、L2组成，所述电感L1、L2分别连接在输入端的正负极上；所述全桥电路拓扑电路包括功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4和功率二极管D1、D2、D3、D4，所述功率二极管D1并联在功率开关管Q1的漏极和源极两端，所述功率二极管D2并联在功率开关管Q2的漏极和源极两端，所述功率二极管D3并联在功率开关管Q3的漏极和源极两端，所述功率二极管D4并联在功率开关管Q4的漏极和源极两端，所述功率开关管Q1的源极与功率开关管Q2的漏极连接，所述功率开关管Q3的源极与功率开关管Q4的漏极连接，所述功率开关管Q1的漏极与功率开关管Q3漏极连接，所述功率开关管Q2的源极与功率开关管Q4源极连接；所述输出滤波电路包括功率电感Lo、输出电容Cr、LC和电阻R，所述功率电感Lo一端与桥电路拓扑电路连接，另一端均与输出电容Cr、LC和电阻R的一端连接，所述输出电容Cr、LC和电阻R并联设置；还包括过零检测电路，所述过零检测电路的检测端与整流电路的输入端连接，所述过零检测电路的输出端与控制电路连接；所述电压电流采集电路包括电压采集电路和电流采集电路，所述电压采集电路和电流采集电路的采集端均与整流电路的输入端连接，输出端均与模数转换电路连接；上述一种快速隔离断路器的控制算法，包括如下步骤：输出电压Uo，设置参考电压Uref，输出电压Uo进行外环电压闭环，误差为：E(k)＝Uo-Uref (1)2阶零极点补偿传递函数为：即：u(k)＝be(k)+be(k-1)+be(k-2)-au(k-1)-au(k-2) (3)01212式中，a，a为补偿器的极点补偿，b，b，b为补偿器的零点补偿，u(k)是补偿器当前输出值，u(k-1)是补偿器上一次输出值，u(k-2)是补偿器上上次输出值，e(k)是当前误差，e(k-1)是上一次误差，e(k-2)是上上次误差，12012将(1)式带入(3)式，可得到电压外环输出值V(k)＝be(k)+be(k-1)+be(k-2)-aV(k-1)-aV(k-2) (4)pfcout0121pfcout2pfcout式中，a，a为补偿器的极点补偿，b，b，b为补偿器的零点补偿，V(k)是电压外环补偿器当前输出值，V(k-1)是电压外环补偿器上一次输出值，V(k-2)是电压外环补偿器上上次输出值，e(k)是当前电压误差，e(k-1)是上一次电压误差，e(k-2)是上上次电压误差，12012pfcoutpfcoutpfcout将此电压外环的输出值V(k)乘以输入交流电压采样V(k)，V为输出的交流电的均方根值，得到电流环的参考电流I＝V(k)*V(k)/V(5)对此电流环闭环，采样模块采样的电感电流为I，电流环的误差i(k)＝I-I(6)电流环输出的值即为占空比pfcoutACrmslrefpfcoutACrmsacaclrefduty(k)＝di(k)+di(k-1)+di(k-2)-cduty(k-1)-cduty(k-2) (7)01212式中，c，c为电流内环补偿器的极点补偿，d，d，d为补偿器的零点补偿，duty(k)是当前占空比，duty(k-1)是上一次占空比，duty(k-2)是上上次占空比，i(k)是当前电流误差，i(k-1)是上一次电流误差，i(k-2)是上上次电流误差，调节补偿器的零极点a, b, c, d即可对其传递函数进行补偿，12012前置反馈开环所得的占空比式中，U是参考电压，V(k)是采集的输入交流电压，refAC所得的占空比duty＝duty1+duty2, 这样，就能达到提高电路的PF值，从而实现PFC，提升了电路工作效率，将计算得到的duty传给PWM电路，进而控制开关管驱动波形。 （来源 马克数据网）