，插入一段准切换阶段，在这个准切换阶段中，三相旁路接触器30仍然保持断开 的状态，并不旁路掉网侧充电的限流电阻40,在限流电阻40继续抑制回路电流的情况下， 对PWM整流器施加零矢量PWM信号试探估算虚拟磁链矢量初值；在准切换阶段下试探得到 虚拟磁链矢量位置和大小后，送入图2所示的软件锁相环110,由软件锁相环110继续后续 的虚拟磁链在线估算，直到三相旁路接触器30闭合，将网侧充电的限流电阻40旁路掉，真 正切换至可控整流阶段的瞬间，软件锁相环110将为PWM整流控制算法提供准确的虚拟磁 链矢量初值信息。
[0028] 本发明方法在所增加的准切换阶段中获得虚拟磁链矢量初值的具体过程是：
[0029] 参照图4,整个PWM整流器从上电到完成PWM整流状态启动的过程分为三个阶段，
[0030] 1)不控整流阶段
[0031] 闭合三相开关20,由于未向主电路中的功率变换器70施加触发脉冲，依靠功率变 换器70的续流二极管构成的不控整流电路给直流滤波电容81充电。三相旁路接触器30 处于断开状态，相当于交流侧串入了限流电阻40,可防止上电初期产生充电电流的冲击。当 直流电压上升到不控整流电压且稳定后，等待施加零矢量。
[0032] 需要强调的是，限流电阻40的阻值R选择依据如下：
[0033] 当合上三相开关20,主电路处于不控整流状态对直流滤波电容81进行充电，充电 过程中三相交流电源10、限流电阻40、三相电抗器50、直流滤波电容81和负载83构成回 路，
[0034] 以a相为例，交流电路的公式为：
[0035]
【主权项】
1. 一种PWM整流器虚拟磁链矢量初值估算方法，其特征在于：在即将切换至PWM整流 状态的时候，插入一段准切换阶段，在这个准切换阶段中，三相旁路接触器（30)仍然保持 断开的状态，并不旁路掉网侧充电的限流电阻（40)，在限流电阻（40)继续抑制回路电流的 情况下，对PWM整流器施加零矢量PWM信号试探估算虚拟磁链矢量初值， 在准切换阶段下试探得到虚拟磁链矢量位置和大小后，送入软件锁相环（110)，由软件 锁相环（110)继续后续的虚拟磁链在线估算，直到三相旁路接触器（30)闭合，将网侧充电 的限流电阻（40)旁路掉，真正切换至可控整流阶段的瞬间，软件锁相环（110)将为PWM整 流控制算法提供虚拟磁链矢量初值信息。
2. 根据权利要求1所述的PWM整流器虚拟磁链矢量初值估算方法，其特征在于，整个 PWM整流器从上电到完成PWM整流状态启动的过程具体分为以下三个阶段： 1) 不控整流阶段 闭合三相开关（20)，依靠功率变换器（70)的续流二极管构成的不控整流电路给直流 滤波电容（81)充电；三相旁路接触器（30)处于断开状态；当直流电压上升到不控整流电 压且稳定后，等待施加零矢量； 2) 准切换阶段 三相旁路接触器（30)仍然保持断开的状态，网侧充电的限流电阻（40)继续抑制回路 电流，对PWM整流器施加零矢量PWM信号试探估算虚拟磁链矢量，停止作用零矢量后，PWM整 流器又处于不控整流状态， 已知停止作用零矢量时刻虚拟磁链的瞬时相位和电网角频率后，就能够在线通过软件 锁相环（110)获得虚拟磁链的实时相位，具体过程是： 对PWM整流器施加一段时间的零矢量，此时三相交流电源（10)、限流电阻（40)和滤波 电抗（50)构成回路，通过电网电压矢量启、电网电流矢量/和整流器交流侧电压矢量疗三 者的相互关系，当作用零矢量时，上述三者的关系通过公式（4)表达：
其中的ω为三相交流电源角频率； 交流电流传感器（60)检测三相交流电流值，将采集的数值送入DSP控制器（100)，此阶 段虚拟磁链计算单元（120)利用公式（5)计算出虚拟磁链在两相静止坐标系下的分量Φ α 和Φ ρ:
其中ia、ip分别为电网电流矢量在两相静止α β坐标下的分量；t是时间；为对PWM 整流器施加零矢量PWM信号的时刻；^为停止对PWM整流器施加零矢量PWM信号的时刻， 为消除积分漂移，采用级联低通滤波器代替公式（5)中的纯积分，级联低通滤波器的 传递函数如公式（6):
其中ωΗ为电网电压额定角频率，s是复变量； 停止作用零矢量后，PWM整流器又回到不控整流状态，在零矢量停止作用后，软件锁相 环（110)通过公式（7)获得虚拟磁链矢量的相位，在此期间，认为虚拟磁链的大小不变，则 有： 9 (6= 9 t ^ t 2, (7) 其中Θ i为零矢量停止作用时刻即t i时刻的虚拟磁链相位角；ω Μ为零矢量停止作用 时刻的虚拟磁链角频率；t2为真正切入PWM整流工作状态的时刻，即进入可控整流阶段的 时刻； 零矢量停止作用后，软件锁相环（110)中操作单元（111)的输入消失，如保持PI调节 器（112)输出不变，则由于积分器（114)的作用，仍能够在线产生与之前的虚拟磁链相位角 呈相同变化趋势的虚拟磁链相位角； 3)可控整流阶段 准切换阶段完成后，旁路掉限流电阻（40)，即三相旁路接触器（30)闭合；在真正切换 至PWM整流状态的瞬间，具体过程是： 三相旁路接触器（30)闭合，限流电阻（40)退出回路，进入PWM整流工作状态，设切入 PWM整流状态的时刻为t2，通过公式（8)得到t2时刻虚拟磁链初始位置角θ μ，虚拟磁链的 大小仍为L时刻的大小I Ψ 11，则有： θ (62= θ I+wO1(Vt1)， (8) 则t2时刻的虚拟磁链矢量为：
由于已知切入PWM整流工作状态时刻的虚拟磁链矢量初值，就能够保证切入PWM整 流状态的过程中不出现冲击电流，即成。
3.根据权利要求1所述的PWM整流器虚拟磁链矢量初值估算方法，其特征在于，所述的 不控整流阶段中，限流电阻（40)的阻值R选择依据如下： 当合上三相开关（20)，主电路处于不控整流状态对直流滤波电容（81)进行充电，充 电过程中三相交流电源（10)、限流电阻（40)、三相电抗器（50)、直流滤波电容（81)和负载 (83)构成回路， 以a相为例，交流电路的公式为：
其中eaSa相电网电压瞬时值；i 3为&相电网电流瞬时值；L为进线电抗器的电感值， t是时间， 当电感电流达到峰值时，dia/dt = 0,则有： ea= Ri a， (2) 限流电阻（40)的阻值R按式（3)选择，当电路过流保护值为i。。，则满足下式：
其中E111为电网电压峰值。
4.根据权利要求1所述的PWM整流器虚拟磁链矢量初值估算方法，其特征在于：该方 法所依赖的估算虚拟磁链矢量初值的系统结构是， 三相交流电源（10)通过三相开关（20)与限流电阻（40) -端对应连接，限流电阻（40) 包括并联的三个限流电阻R，在三个限流电阻R的两端并联有三相旁路接触器（30)的触点； 限流电阻（40)另一端通过三相电抗器（50)与功率变换器（70)输入端连接，三相电抗器 (50)与功率变换器（70)之间的三相线路上分别设置有一个交流电流传感器（60);功率变 换器（70)的两个输出端与负载（83)对应连接，功率变换器（70)的输出端与负载（83)的 两个连接线路上接有直流滤波电容（81)，直流滤波电容（81)两端设置有直流电压传感器 (82)； DSP控制器（100)中设置有互相连接的软件锁相环（110)和虚拟磁链计算单元（120)， 交流电流传感器（60)和直流电压传感器（82)同时与DSP控制器（100)的输入端连接；DSP 控制器（100)的输出端与功率变换器（70)的输入端连接，同时，DSP控制器（100)的另一 输出端与三相旁路接触器（30)的控制线圈连接。
【专利摘要】本发明公开了一种PWM整流器虚拟磁链矢量初值估算方法，在即将切换至PWM整流状态的时候，插入一段准切换阶段，在这个准切换阶段中，三相旁路接触器仍然保持断开的状态，在限流电阻继续抑制回路电流的情况下，对PWM整流器施加零矢量PWM信号试探估算虚拟磁链矢量初值，在准切换阶段下试探得到虚拟磁链矢量位置和大小后，由软件锁相环继续后续的虚拟磁链在线估算，直到三相旁路接触器闭合，真正切换至可控整流阶段的瞬间，软件锁相环将为PWM整流控制算法提供虚拟磁链矢量初值信息。本发明的方法，易于实施，可靠性好。
【IPC分类】H02M7-217
【公开号】CN104868757
【申请号】CN201510249416
【发明人】李洁, 赵兢, 任海鹏
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月15日