一种低开关频率下pwm整流控制方法以及系统的制作方法
【专利摘要】一种低开关频率下PWM整流控制方法以及系统，方法包括：S1、采样电网电压和直流母线电压，并基于锁相环锁相方法跟踪电网相位和电网频率，根据电网频率调整采样频率及更新PID控制周期；S2、基于更新的PID控制周期，根据电网电压和直流母线电压对PWM整流器进行矢量控制得到输出电压的幅值Ur；S3、基于更新的PID控制周期，根据电网相位以及电网频率计算一个PID控制周期内的连续的电网相位角度；S4、根据幅值Ur、电网相位角度以及预存的谐波优化脉冲角度表，得到1/4电网周期下的开关角度；S5、将1/4电网周期下的开关角度进行拓展得到一个电网周期的PWM脉冲信号。本发明生成PWM脉冲的方法属于同步调制的特点，相较于异步调制可有效减小输出电流的总谐波失真。
【专利说明】
-种低开关频率下PWM整流控制方法从及系统
技术领域
[0001] 本发明设及电力技术领域，尤其设及一种低开关频率下PWM整流控制方法W及系 统。
【背景技术】
[0002] 现有S电平四象限变频器装置，采用S电平中点错位(Neutral化int Clamped), 背靠背结构连接，其有源前端采用PWM整流器与电网通过电抗器连接。PWM整流器的传统技 术在控制方式上多采用电压型SPWM控制。
[0003] SPWM控制方法基于系统在电网电压定向dq旋转坐标系下的数学模型，采用电压、 电流双闭环结构实现矢量控制。参考图1，首先，通过锁相环技术得到实时电网相位0S;然 后，一方面采样直流母线电压Vd。，将Vdc与目标电压Vdc*进行比较后经PI调节器得到有功电 流指令id*，另一方面采样AFE^相输入电压UAFE，根据UAFE计算得到AFE^相输入电流iAFE，W 0淀向进行dq变换得到d轴电流id和q轴电流iq;再然后将id与id嘴行比较后经PI调节器得 到输出电压的d轴指令Ud,同样，将iq与人工设置iq巧勺进行比较，得到输出电压的q轴指令Uq; 最后将Ud和Uq W 0S定向进行dq变换得至化PWM控制指令Ua、Ub、Uc。
[0004] 得到Ua、叫、Uc后再采用普通异步P歷调制策略，实现PWM整流器的矢量控制。调制方 式中，在每个=角载波的起点与顶点时刻进行采样，载波频率决定了整个控制系统的采样 频率W及控制周期。通常把PWM调制环节近似简化为一阶惯性环节。使用传统的对称=角载 波调制法，通常保持载波频率fc固定不变，当调制波频率fr变化时，载波比N是变化的。在调 制波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周的脉冲不对称，半周 期内前后1/4周期的脉冲也不对称。总之，现有技术采用普通异步Pmi调制，且采样频率固 定，与电网相位没有同步关系。
[0005] 上述变频器控制方法主要针对PWM开关频率较高的情况进行分析、设计，其控制方 法不适用于高压大功率领域中，否则将导致诸如输出波形谐波崎变过大、控制系统带宽降 低、调速性能下降等问题。已有技术在控制系统设计中，通常把PWM调制环节近似简化为一 阶惯性环节的前提是:PWM调制的开关频率较高，延时相对较小，可W忽略此延时对控制系 统的影响。而随着开关频率的降低，在SOOHzW下的低开关频率的场合，PWM调制环节的延迟 显著增大。
[0006] 开关频率较高时，PWM调制的输出波形中几乎不含低次谐波，而高次谐波因其频率 相对系统带宽较高可W被忽略;使用传统的对称=角载波调制法，在每个=角载波的起点 与顶点时刻进行采样，均可直接得到基波。
[0007] 开关频率较低时，因死区、非线性及实现精度的原因，控制系统中相对于高开关频 率情况存在较多的低次谐波，若直接使用低通滤波等方法滤除谐波，则动态过程中滤波环 节的延时将严重降低控制系统的稳定性与动态性能，甚至无法收敛，传统的控制方法不能 在快速跟踪基波指令的同时有效抵御低次谐波的扰动。
[000引目前中压大功率应用中的PWM整流器，其开关损耗随调制频率升高而增大，装置设 计容量较大，响应调制频率降低，因此最好采用低开关频率，而低开关频率会导致输出电压 的谐波增加，严重时影响系统的正常工作。尤其是在大功率并网变流器中，既要满足输出容 量，降低开关频率，又要满足入网谐波要求，采用上述的已有技术是无法满足的。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种低开关频率 下PWM整流控制方法W及系统。
[0010]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种低开关频率下P歷整流控 制方法，应用于大功率有源的PWM整流器，所述方法包括：
[0011] S1、W设定的采样频率fc采样电网电压UAFE和直流母线电压Vdc,并基于锁相环锁相 方法跟踪电网相位0S和电网频率fs，根据电网频率fs实时调整设定的采样频率fc W及更新 PID控制周期；
[0012] S2、基于更新的PID控制周期，根据步骤Sl中实时采样的电网电压UAFE和直流母线 电压Vd。对PWM整流器进行矢量控制得到输出电压的幅值Ur;
[0013] S3、基于更新的PID控制周期，根据步骤Sl中实时跟踪的电网相位0sW及电网频率 f S离线计算一个该更新的PID控制周期内的连续的电网相位角度；
[0014] S4、根据输出电压的幅值Ur、电网相位角度W及预存的谐波优化脉冲角度表，得到 1/4电网周期下的开关角度；
[0015] S5、将1/4电网周期下的开关角度进行拓展得到一个电网周期的PWM脉冲信号，根 据该PWM脉冲信号实现PWM整流控制。
[0016] 在本发明所述的低开关频率下PWM整流控制方法中，所述步骤S3包括：W基于锁相 环锁相方法最新得到的电网相位9s为初始值，W-个更新的PID控制周期为积分时间，对电 网频率fs积分得到一个该更新的PID控制周期内的连续的电网相位角度：j 。
[0017] 在本发明所述的低开关频率下PWM整流控制方法中，所述PID控制周期等于采样频 率f。对应的采样周期，所述步骤S4包括：
[0018] S41、将当前的PID控制周期分为M个时刻，根据该连续的电网相位角度分别得到M 个时刻的电网相位，该M个时刻的电压幅值均等于当前的PID控制周期开始时刻对应的幅值 Ur;
[0019] S42、根据M个时刻的电网相位和M个时刻的电压幅值，调用预存的谐波优化脉冲角 度表，进行查表后确定M个时刻中每个时刻的开关角度；
[0020] S43、跳转至步骤Sl W获取下一个PID控制周期内的M个时刻的开关角度，直至得到 1/4电网周期所对应的所有时刻的开关角度。
[0021] 在本发明所述的低开关频率下PWM整流控制方法中，所述步骤S5中所述的将1/4电 网周期下的开关角度进行拓展得到一个电网周期的PWM脉冲信号包括:将1/4电网周期下的 开关角度进行镜像得到1/4-1/2电网周期内的开关角度，将1/2电网周期下的开关角度进行 反向后再镜像得到1/2-1电网周期内的开关角度。
[0022] 在本发明所述的低开关频率下PWM整流控制方法中，
[0023] 所述步骤Sl中如果所述锁相环输出的电网频率为fs，则实时调整设定的采样频率 fC等于N*fS，W锁相输出相位为基准，在第k个采样时刻，所述锁相环输出的电网相位0s为k* (化/N)，其中k = 0，l，…，N-1，N为正整数。
[0024]在本发明所述的低开关频率下PWM整流控制方法中，所述步骤S2包括：
[002引 S21、将直流母线电压Vdc与目标电压Vdc嘴行比较后经PI调节器得到有功电流指令 id*；
[0026] S22、根据电网电压UAFE计算得到电网电流iAFE，W电网相位0S定向进行dq变换得到 d轴电流id和q轴电流iq;
[0027] S23、将d轴电流id与有功电流指令i/进行比较后经PI调节器得到代表输出电压的 有功分量的d轴指令Ud,将q轴电流iq与用户设置的无功电流指令进行比较后经PI调节器 得到代表输出电压的无功分量的q轴指令Uq;
[0028] S24、根据W下公式计算得到输出电压的幅值Ur
[0029] 本发明还公开了一种低开关频率下PWM整流控制系统，应用于大功率有源的PWM整 流器，包括：
[0030] 锁相单元，用于W设定的采样频率f。采样电网电压UAFE和直流母线电压Vd。，并基于 锁相环锁相方法跟踪电网相位0S和电网频率fs ;
[0031] 采样频率W及PID控制周期更新单元，用于根据电网频率fs实时调整设定的采样 频率fc W及更新PID控制周期；
[0032] 输出电压幅值确定单元，基于更新的PID控制周期，根据实时采样的电网电压UAFE 和直流母线电压Vd。对PWM整流器进行矢量控制得到输出电压的幅值Ur ;
[0033] 电网相位角度确定单元，用于基于更新的PID控制周期，根据实时跟踪的电网相位 0sW及电网频率fs离线计算一个该更新的PID控制周期内的连续的电网相位角度；
[0034] PWM脉冲信号生成单元，用于根据幅值Ur、电网相位角度W及预存的谐波优化脉冲 角度表，得到1/4电网周期下的开关角度，将1/4电网周期下的开关角度进行拓展得到一个 电网周期的PWM脉冲信号，根据该PWM脉冲信号实现PWM整流控制。
[0035] 在本发明所述的低开关频率下PWM整流控制系统中，所述电网相位角度确定单元 W基于锁相环锁相方法最新得到的电网相位9s为初始值，W-个更新的PID控制周期为积 分时间，对电网频率fs积分得到一个该更新的PID控制周期内的连续的电网相位角度： .7卸。 货
[0036] 在本发明所述的低开关频率下PWM整流控制系统中，所述PID控制周期等于采样频 率f。对应的采样周期，所述PWM脉冲信号生成单元包括：
[0037] 第一计算子单元，用于将当前的PID控制周期分为M个时刻，根据该连续的电网相 位角度分别得到M个时刻的电网相位，该M个时刻的电压幅值均等于当前的PID控制周期开 始时刻对应的幅值Ur;
[0038] 第二计算子单元，根据M个时刻的电网相位和M个时刻的电压幅值，调用预存的谐 波优化脉冲角度表，进行查表后确定M个时刻中每个时刻的开关角度；
[0039] 第=计算的子单元，触发其他单元获取下一个PID控制周期内的M个时刻的开关角 度，直至得到1/4电网周期所对应的所有时刻的开关角度。
[0040] 在本发明所述的低开关频率下PWM整流控制系统中，所述的将1/4电网周期下的开 关角度进行拓展得到一个电网周期的PWM脉冲信号包括:将1/4电网周期下的开关角度进行 镜像得到1/4-1/2电网周期内的开关角度，将1/2电网周期下的开关角度进行反向后再镜像 得到1/2-1电网周期内的开关角度。
[0041] 实施本发明的低开关频率下PWM整流控制方法W及系统，具有W下有益效果:本发 明采样频率fc是根据电网频率fs调整得到，实现采样时刻与电网相位的同步，满足同步调制 的基本要求;离线计算一个PID控制周期内的连续的电网相位角度，采用谐波优化脉冲角度 表调用方式输出PWM脉冲，实现离线计算得到使得电流谐波含量最小的开关角度，且整个周 期的PWM脉冲由1/4电网周期下的开关角度拓展得到，属于同步调制的特点，运种调制方法 相较于异步PWM调制，可有效减小输出电流的总谐波失真；
[0042] 进一步的，在计算电网相位角度时，每次积分都是W基于锁相环锁相方法最新得 到的电网相位9s为初始值，可W克服采样精度的限制，得到连续的电网相位信息，同时实现 相位比较修正，使开关角度的计算更精确;实时调整设定的采样频率f C等于N*fs，提高采样 精度，同时可W提高输出PWM电压的稳定性。
【附图说明】
[0043] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0044] 图1是现有技术中生成PWM脉冲的模型示意图；
[0045] 图2是本发明的方法流程图；
[0046] 图3是本发明的方法生成PWM脉冲的模型示意图；
[0047] 图4是本发明的方法中采样时刻与电网相位关系；
[0048] 图5是步骤S3中积分得到连续的电网相位角度的示意图；
[0049] 图6是步骤S5中拓展得到一个电网周期的PWM脉冲信号的示意图。
【具体实施方式】
[0050] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明 本发明的【具体实施方式】。
[0051 ]如图2所示，是本发明的方法流程图。
[0052] 本发明的低开关频率下PWM整流控制方法，应用于大功率有源的PWM整流器，主要 包括：
[0053] S1、W设定的采样频率fc采样电网电压UAFE和直流母线电压Vdc,并基于锁相环锁相 方法跟踪电网相位0S和电网频率fs，根据电网频率fs实时调整设定的采样频率fc W及更新 PID控制周期；
[0054] 其中，所述PID控制周期等于采样频率f。对应的采样周期；
[0055] S2、基于更新的PID控制周期，根据步骤Sl中实时采样的电网电压UAFE和直流母线 电压Vd。对PWM整流器进行矢量控制得到输出电压的幅值Ur;
[0056] S3、基于更新的PID控制周期，根据步骤Sl中实时跟踪的电网相位0sW及电网频率 f S离线计算一个该更新的PID控制周期内的连续的电网相位角度；
[0057] S4、根据输出电压的幅值Ur、电网相位角度W及预存的谐波优化脉冲角度表，得到 1/4电网周期下的开关角度；
[0058] S5、将1/4电网周期下的开关角度进行拓展得到一个电网周期的PWM脉冲信号，根 据该PWM脉冲信号实现PWM整流控制。
[0059] 下面结合图3,依次对W上的各个步骤进行详细说明。
[0060] 关于步骤Sl:
[0061] 锁相环锁相方法是一个比较成熟的技术，如图3中所示，锁相环的输入为采样得到 的电网电压UAFE，输出即为电网相位0S和电网频率fs，因此常采用锁相方法跟踪电网相位0S 和电网频率f S。
[0062] 本申请为了实现同步调制的效果，采用自适应锁相方法，所述步骤Sl中如果所述 锁相环输出的电网频率为fs，则实时调整设定的采样频率fc等于N*fs，且W锁相输出相位为 基准，参考图4中，在第k个采样时刻，所述锁相环输出的电网相位0S为k*(2VN)，其中k = 0， 1，…，N-I，N为正整数。
[0063] 也就说采样频率并不是固定不变的，而是根据电网频率进行实时调整，因此可W 看到图4中的任意两个采样时刻之间的时间间隔是变化的。由于实时调整设定的采样频率 fc等于N*fs，本发明采样频率fc是根据电网频率fs调整得到，实现采样时刻与电网相位的同 步，提高采样精度，同时可W提高输出PWM电压的稳定性，满足同步调制的基本要求。
[0064] 关于步骤S2:
[00化]继续结合图3,所述步骤S2包括：
[0066] S21、将直流母线电压Vdc与目标电压Vdc嘴行比较后经PI调节器得到有功电流指令 id*；
[0067] S22、根据电网电压UAFE计算得到电网电流iAFE，W电网相位0S定向进行dq变换得到 d轴电流id和q轴电流iq;
[0068] 实际上，网电流iAFE也可W直接通过电流采样直接获取，对此并不做限制。
[0069] S23、将d轴电流id与有功电流指令i/进行比较后经PI调节器得到代表输出电压的 有功分量的d轴指令Ud,将q轴电流iq与用户设置的无功电流指令进行比较后经PI调节器 得到代表输出电压的无功分量的q轴指令Uq;
[0070] S24、根据W下公式计算得到输出电压的幅值Ur
[0071] 关于步骤S3:
[0072] 参考图5,所述步骤S3W步骤Sl中基于锁相环锁相方法最新得到的电网相位0S为 初始值，W-个更新的PID控制周期为积分时间，对电网频率fs积分得到一个该更新的PID 控制周期内的连续的电网相位角度J D 白S
[0073] 例如，图5中t〇-tl、t广t2、t2-t3、......分别表示一个采样周期，也即分别表示一个 PID控制周期。通过步骤Sl仅仅能获取t〇、tl、t2、t3……运些离散时刻的电网频率fs，如果不 进行积分，则采样得到的电网相位会出现图中的阶梯状的变化，PID控制周期(也即一个采 样周期）内的电网频率fs是未知的，为了得到一个PID控制周期内的电网频率fs，本发明采用 离线计算方法通过积分超时计算得到一个PID控制周期内的连续的电网相位角度，可W克 服采样精度的限制，得到连续的电网相位信息，如图中的曲线段Y〇1、Yi2、Y23……分别表示一 个PID控制周期内的连续的电网相位信息。
[0074]而且，本发明是在每次积分时，采用基于锁相环锁相方法最新得到的电网相位0s 为初始值，而不是W上一个积分周期结束时刻的数值为初始值，相当于实现相位比较修正， 使开关角度的计算更精确。即图5中Yi2的初始值不是Yoi的结束时刻的数值，而是根据锁相 环锁相得到的电网频率f S，依次类推。
[00巧]关于步骤S4:
[0076] 上面步骤Sl中的采样频率fc等于N*fs，因此，电网周期等于采样周期的N倍。步骤S4 是得到1/4电网周期的PWM脉冲信息，步骤S5中是采用拓展方式得到完整的电网周期内的 PWM脉冲信息。为了要得到1/4电网周期的PWM脉冲信息，本发明将一个PID控制周期(采样周 期)进行更细的划分，分为M个时刻，则一个电网周期包括N*M个时刻，将1/4电网周期所对应 的时刻总数1/4*N*M记为L，步骤S4即是要确定运L个时刻的开关角度。
[0077] 所述步骤S4包括：
[0078] S41、将当前的PID控制周期分为M个时刻，根据该连续的电网相位角度分别得到M 个时刻的电网相位，该M个时刻的电压幅值均等于当前的PID控制周期开始时刻对应的幅值 Ur;
[0079] 可见，每个时刻的相位是利用连续的电网相位角度得到，而考虑到一个PID控制周 期内输出电压的幅值变比很小，所W认为一个PID控制周期内的幅值Ur是不变的。
[0080] S42、根据M个时刻的电网相位和M个时刻的电压幅值，调用预存的谐波优化脉冲角 度表，进行查表后确定M个时刻中每个时刻的开关角度；
[0081] 其中，谐波优化脉冲角度表是本领域已知的表，其记载了大部分电压幅值、相位所 对应的使得谐波最小的开关角度。
[0082] S43、跳转至步骤Sl W获取下一个PID控制周期内的M个时刻的开关角度，直至得到 1/4电网周期所对应的所有时刻（目化个时刻）的开关角度。
[0083] 可见，如果L小于等于M，则在步骤S42中只用确定该L个时刻中每个时刻的开关角 度即可进入步骤S5;如果L大于M，则一个PID控制周期内的开关角度是通过离线计算得到， 可超时获取，因此可先离线计算得到一个PID控制周期内的开关角度，剩下的心1*1个时刻 的开关角度根据步骤S43所述，跳转至步骤Sl继续第二轮的离线计算，如果大于M，则 继续第S轮的离线计算，W此类推，直至到第P轮后，剩下的L-P*M个时刻的开关角度小于等 于M，则可W在第P+1轮一次性计算得到该kP*M个时刻的开关角度。运样，得到了 L个时刻的 开关角度，即得到了 1/4电网周期的开关角度。
[0084] 关于步骤S5:
[00化]参考图6，图中ai、日2、……、ak……表示各个时刻的开关角度，0-V2表示1/4电网周 期，0-31表示1 /2电网周期，0-231表示完整的电网周期。
[0086] 所述步骤S5中所述的将1/4电网周期下的开关角度进行拓展得到一个电网周期的 PWM脉冲信号包括:将1/4电网周期下的开关角度进行镜像得到1/4-1/2电网周期内的开关 角度，将1/2电网周期下的开关角度进行反向后再镜像得到1/2-1电网周期内的开关角度。
[0087] 整个周期的PWM脉冲由1/4电网周期下的开关角度拓展得到，属于同步调制的特 点，运种调制方法相较于异步PWM调制，可有效减小输出电流的总谐波失真。
[0088] 相应的本发明还公开了一种低开关频率下PWM整流控制系统，应用于大功率有源 的PWM整流器，包括：
[0089] 锁相单元，用于W设定的采样频率f。采样电网电压UAFE和直流母线电压Vd。，并基于 锁相环锁相方法跟踪电网相位0S和电网频率f S ;
[0090] 采样频率W及PID控制周期更新单元，用于根据电网频率fs实时调整设定的采样 频率fcW及更新PID控制周期，所述PID控制周期等于采样频率fc对应的采样周期；
[0091] 输出电压幅值确定单元，基于更新的PID控制周期，根据实时采样的电网电压UAFE 和直流母线电压Vd。对PWM整流器进行矢量控制得到输出电压的幅值Ur;
[0092] 电网相位角度确定单元，用于基于更新的PID控制周期，根据实时跟踪的电网相位 0sW及电网频率fs离线计算一个该更新的PID控制周期内的连续的电网相位角度；
[0093] PWM脉冲信号生成单元，用于根据所述输出电压的幅值Ur、电网相位角度W及预存 的谐波优化脉冲角度表，得到1/4电网周期下的开关角度，将1/4电网周期下的开关角度进 行拓展得到一个电网周期的PWM脉冲信号，根据该PWM脉冲信号实现PWM整流控制。
[0094] 其中，所述电网相位角度确定单元W基于锁相环锁相方法最新得到的电网相位0S 为初始值，W-个更新的PID控制周期为积分时间，对电网频率fs积分得到一个该更新的 PID控制周期内的连续的电网相位角度J Os
[00M]其中，所述PWM脉冲信号生成单元包括：
[0096] 第一计算子单元，用于将当前的PID控制周期分为M个时刻，根据该连续的电网相 位角度分别得到M个时刻的电网相位，该M个时刻的电压幅值均等于当前的PID控制周期开 始时刻对应的幅值Ur;
[0097] 第二计算子单元，根据M个时刻的电网相位和M个时刻的电压幅值，调用预存的谐 波优化脉冲角度表，进行查表后确定M个时刻中每个时刻的开关角度；
[0098] 第=计算的子单元，触发其他单元获取下一个PID控制周期内的M个时刻的开关角 度，直至得到1/4电网周期所对应的所有时刻的开关角度。
[0099] 其中，所述的将1/4电网周期下的开关角度进行拓展得到一个电网周期的PWM脉冲 信号包括:将1/4电网周期下的开关角度进行镜像得到1/4-1/2电网周期内的开关角度，将 1/2电网周期下的开关角度进行反向后再镜像得到1/2-1电网周期内的开关角度。
[0100] 综上所述，实施本发明的低开关频率下PWM整流控制方法W及系统，具有W下有益 效果:本发明采样频率fc是根据电网频率fs调整得到，实现采样时刻与电网相位的同步，满 足同步调制的基本要求;离线计算一个PID控制周期内的连续的电网相位角度，采用谐波优 化脉冲角度表调用方式输出PWM脉冲，实现离线计算得到使得电流谐波含量最小的开关角 度，且整个周期的PWM脉冲由1/4电网周期下的开关角度拓展得到，属于同步调制的特点，运 种调制方法相较于异步PWM调制，可有效减小输出电流的总谐波失真;进一步的，在计算电 网相位角度时，每次积分都是W基于锁相环锁相方法最新得到的电网相位9s为初始值，可 W克服采样精度的限制，得到连续的电网相位信息，同时实现相位比较修正，使开关角度的 计算更精确;实时调整设定的采样频率fc等于N*fs，提高采样精度，同时可W提高输出PWM电 压的稳定性。
[0101] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体 实施方式，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员 在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多 形式，运些均属于本发明的保护之内。
【主权项】
1. 一种低开关频率下PWM整流控制方法，应用于大功率有源的PWM整流器，其特征在于， 所述方法包括： 51、 W设定的采样频率fc采样电网电压UAFE和直流母线电压Vdc，并基于锁相环锁相方法 跟踪电网相位0S和电网频率f S，根据电网频率f S实时调整设定的采样频率f C W及更新PID控 制周期； 52、 基于更新的PID控制周期，根据步骤S1中实时采样的电网电压UAFE和直流母线电压 Vd。对PWM整流器进行矢量控制得到输出电压的幅值Ur ; 53、 基于更新的PID控制周期，根据步骤S1中实时跟踪的电网相位及电网频率fs离 线计算一个该更新的PID控制周期内的连续的电网相位角度； 54、 根据输出电压的幅值Ur、电网相位角度W及预存的谐波优化脉冲角度表，得到1/4电 网周期下的开关角度； 55、 将1/4电网周期下的开关角度进行拓展得到一个电网周期的PWM脉冲信号，根据该 PWM脉冲信号实现PWM整流控制。2. 根据权利要求1所述的低开关频率下PWM整流控制方法，其特征在于，所述步骤S3包 括：W基于锁相环锁相方法最新得到的电网相位9s为初始值，W-个更新的PID控制周期为 积分时间，对电网频率fs积分得到一个该更新的PID控制周期内的连续的电网相位角度：3. 根据权利要求1所述的低开关频率下PWM整流控制方法，其特征在于，所述PID控制周 期等于采样频率f。对应的采样周期，所述步骤S4包括： 541、 将当前的PID控制周期分为Μ个时刻，根据该连续的电网相位角度分别得到Μ个时 刻的电网相位，该Μ个时刻的电压幅值均等于当前的PID控制周期开始时刻对应的幅值Ur; 542、 根据Μ个时刻的电网相位和Μ个时刻的电压幅值，调用预存的谐波优化脉冲角度 表，进行查表后确定Μ个时刻中每个时刻的开关角度； 543、 跳转至步骤S1W获取下一个PID控制周期内的Μ个时刻的开关角度，直至得到1/4 电网周期所对应的所有时刻的开关角度。4. 根据权利要求1所述的低开关频率下PWM整流控制方法，其特征在于，所述步骤S5中 所述的将1/4电网周期下的开关角度进行拓展得到一个电网周期的PWM脉冲信号包括:将1/ 4电网周期下的开关角度进行镜像得到1/4-1/2电网周期内的开关角度，将1/2电网周期下 的开关角度进行反向后再镜像得到1/2-1电网周期内的开关角度。5. 根据权利要求1所述的低开关频率下PWM整流控制方法，其特征在于， 所述步骤S1中如果所述锁相环输出的电网频率为fs，则实时调整设定的采样频率f。等 于N*fs，W锁相输出相位为基准，在第k个采样时刻，所述锁相环输出的电网相位0S为k*(2V N)，其中k = 0，l，'''，N-l，N 为正整数。6. 根据权利要求1所述的低开关频率下PWM整流控制方法，其特征在于，所述步骤S2包 括： 521、 将直流母线电压Vd。与目标电压Vd。嘴行比较后经PI调节器得到有功电流指令i/; 522、 根据电网电压UAFE计算得到电网电流iAFE，W电网相位0S定向进行dq变换得到d轴电 流id和q轴电流iq; 523、 将d轴电流id与有功电流指令i/进行比较后经PI调节器得到代表输出电压的有功 分量的d轴指令Ud，将q轴电流iq与用户设置的无功电流指令进行比较后经PI调节器得到 代表输出电压的无功分量的q轴指令Uq; 524、 根据W下公式计算得到输出电压的幅值Ur7. -种低开关频率下PWM整流控制系统，应用于大功率有源的PWM整流器，其特征在于， 包括： 锁相单元，用于W设定的采样频率fc采样电网电压UAFE和直流母线电压Vdc，并基于锁相 环锁相方法跟踪电网相位目S和电网频率fs ; 采样频率W及PID控制周期更新单元，用于根据电网频率fs实时调整设定的采样频率fc W及更新PID控制周期； 输出电压幅值确定单元，基于更新的PID控制周期，根据实时采样的电网电压UAFE和直 流母线电压Vd。对PWM整流器进行矢量控制得到输出电压的幅值Ur ; 电网相位角度确定单元，用于基于更新的PID控制周期，根据实时跟踪的电网相位 及电网频率fs离线计算一个该更新的PID控制周期内的连续的电网相位角度； PWM脉冲信号生成单元，用于根据幅值Ur、电网相位角度W及预存的谐波优化脉冲角度 表，得到1/4电网周期下的开关角度，将1/4电网周期下的开关角度进行拓展得到一个电网 周期的PWM脉冲信号，根据该PWM脉冲信号实现PWM整流控制。8. 根据权利要求7所述的低开关频率下PWM整流控制系统，其特征在于，所述电网相位 角度确定单元W基于锁相环锁相方法最新得到的电网相位9s为初始值，W-个更新的PID 控制周期为积分时间，对电网频率fs积分得到一个该更新的PID控制周期内的连续的电网 相位角度：9. 根据权利要求7所述的低开关频率下PWM整流控制系统，其特征在于，所述PID控制周 期等于采样频率f。对应的采样周期，所述PWM脉冲信号生成单元包括： 第一计算子单元，用于将当前的PID控制周期分为Μ个时刻，根据该连续的电网相位角 度分别得到Μ个时刻的电网相位，该Μ个时刻的电压幅值均等于当前的PID控制周期开始时 刻对应的幅值Ur; 第二计算子单元，根据Μ个时刻的电网相位和Μ个时刻的电压幅值，调用预存的谐波优 化脉冲角度表，进行查表后确定Μ个时刻中每个时刻的开关角度； 第Ξ计算的子单元，触发其他单元获取下一个PID控制周期内的Μ个时刻的开关角度， 直至得到1/4电网周期所对应的所有时刻的开关角度。10. 根据权利要求7所述的低开关频率下PWM整流控制系统，其特征在于，所述的将1/4 电网周期下的开关角度进行拓展得到一个电网周期的PWM脉冲信号包括:将1/4电网周期下 的开关角度进行镜像得到1/4-1/2电网周期内的开关角度，将1/2电网周期下的开关角度进 行反向后再镜像得到1/2-1电网周期内的开关角度。
【文档编号】H02M7/217GK105846697SQ201610292325
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】马路遥
【申请人】苏州汇川技术有限公司