控制方法、系统及终端设备与流程

本发明属于整流技术领域，尤其涉及一种控制方法、系统及终端设备。

背景技术：

三相三电平vienna整流器具有开关器件少，总谐波失真小，功率因数高等优点，广泛应用在直流充电电源、有源滤波以及不间断电源等工程上，图1示出了三相三电平vienna整流器的一种典型应用电路。

目前，对三相三电平vienna整流器的控制方式为：以a相为例，控制开关管sa1和开关管sa2同时开通，同时关断。以ea＞0为例，即在电源正半周，a相电流ia有两条流通路径，第一条路径为电流经l1-dra1-da1-bus+，第二条路径为电流经l1-dra1-sa1-o。当电流由第一条路径流通时，二极管dra2和二极管da2承受整个母线电压，在实际应用过程中，由于二极管寄生参数不同，相应的rc吸收参数不同，导致二极管分压不均匀。

若选用耐压值小于母线电压的二极管，则容易导致二极管损坏；若选用耐压值大于母线电压的二极管，则会大大增加器件成本，同时在二极管承受较高的电压应力时，相应的管压降亦会增大，由此造成二极管导通损耗增大，降低了整机效率。因此，现有控制方法无法同时保证三相三电平vienna整流器的可靠性、高效率和低成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种控制方法、系统及终端设备，以解决现有控制方法无法同时保证三相三电平vienna整流器的可靠性、高效率和低成本的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种控制方法，应用于三相三电平vienna整流器，所述三相三电平vienna整流器包括各相电源分别对应的整流模块；所述控制方法包括：

确定目标相的电源所处的电源周期，所述目标相为a相、b相和c相中的任意一相；

若所述目标相的电源处于电源正半周，则向所述目标相对应的整流模块发送第一控制信号，所述第一控制信号使所述目标相对应的整流模块中的下桥臂的二极管均匀分压；

若所述目标相的电源处于电源负半周，则向所述目标相对应的整流模块发送第二控制信号，所述第二控制信号使所述目标相对应的整流模块中的上桥臂的二极管均匀分压。

本发明实施例的第二方面提供了一种控制系统，应用于三相三电平vienna整流器，所述三相三电平vienna整流器包括各相电源分别对应的整流模块；所述控制系统包括：

电源周期确定模块，用于确定目标相的电源所处的电源周期，所述目标相为a相、b相和c相中的任意一相；

正半周处理模块，用于若所述目标相的电源处于电源正半周，则向所述目标相对应的整流模块发送第一控制信号，所述第一控制信号使所述目标相对应的整流模块中的下桥臂的二极管均匀分压；

负半周处理模块，用于若所述目标相的电源处于电源负半周，则向所述目标相对应的整流模块发送第二控制信号，所述第二控制信号使所述目标相对应的整流模块中的上桥臂的二极管均匀分压。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如第一方面所述控制方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如第一方面所述控制方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例在目标相的电源处于电源正半周时，向目标相对应的整流模块发送第一控制信号，使该整流模块中的下桥臂的二极管均匀分压，以a相为例，当电流由第一条路径流通时，二极管dra2和二极管da2的应力均为一半的母线电压；在目标相的电源处于电源负半周时，向目标相对应的整流模块发送第二控制信号，使目标相对应的整流模块中的上桥臂的二极管均匀分压，以a相为例，当电流的流通路径为bus--da2-dra2-l1时，二极管dra1和二极管da1的应力均为一半的母线电压，因此可以根据母线电压选取耐压合适的二极管，无需使用耐压更高的二极管即可实现高可靠性，能够降低整机成本，提高整机效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中三相三电平vienna整流器的电路示意图；

图2是本发明一实施例提供的控制方法的实现流程示意图；

图3是本发明一实施例提供的控制系统的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的终端设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图2是本发明一实施例提供的控制方法的实现流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。本发明实施例的执行主体可以是终端设备。

上述控制方法应用于三相三电平vienna整流器，所述三相三电平vienna整流器包括各相电源分别对应的整流模块。具体地，三相三电平vienna整流器的电路结构图参见图1，a相电源ea对应a相整流模块10，c相电源eb对应b相整流模块20，c相电源ec对应c相整流模块30，各个整流模块的内部结构是相同的。

如图2所示，上述控制方法可以包括以下步骤：

s201：确定目标相的电源所处的电源周期，目标相为a相、b相和c相中的任意一相。

具体地，判断目标相的电源所处的电源周期为电源正半周还是电源负半周，目标相的电源处于电源正半周还是电源负半周，对整流器的控制方法是不同的。

在本发明的一个实施例中，上述步骤s201中的“确定目标相的电源所处的电源周期”，包括：

获取目标相的电源的电压采样值；

若电压采样值大于或等于0，则确定目标相的电源处于电源正半周；

若电压采样值小于0，则确定目标相的电源处于电源负半周。

在本发明实施例中，可以通过采样电路对各相电源进行实时电压采样，获取各相电源的实时电压采样值。

通过判断获取的目标相的电源的电压采样值与0的大小，确定目标相的电源处于电源正半周还是电源负半周。以目标相为a相为例，若a相的电源的电压采样值大于或等于0，则确定a相的电源处于电源正半周；若a相的电源的电压采样值小于0，则确定a相的电源处于电源负半周。

在本发明的一个实施例中，在上述步骤s201之前，上述控制方法还可以包括以下步骤：

基于电压空间矢量，确定正在工作的相，并将正在工作的相记为目标相。

具体地，根据电压空间矢量判断当前矢量所处扇区，根据当前矢量所处扇区确定目标相，从而控制目标相的开通与关断。

s202：若目标相的电源处于电源正半周，则向目标相对应的整流模块发送第一控制信号，第一控制信号使目标相对应的整流模块中的下桥臂的二极管均匀分压。

在本发明的一个实施例中，目标相对应的整流模块包括上桥臂开关管和下桥臂开关管；

上述步骤s202中的“向目标相对应的整流模块发送第一控制信号”，包括：

向上桥臂开关管发送第一脉冲宽度调制信号，第一脉冲宽度调制信号用于对上桥臂开关管进行斩波控制；

向下桥臂开关管发送第一常开控制信号，第一常开控制信号用于指示下桥臂开关管处于开通状态。

在本发明实施例中，各相电源对应的整流模块均包括上桥臂开关管、下桥臂开关管、两个上桥臂二极管和两个下桥臂二极管。

具体地，参见图1，以a相为例，a相整流模块10包括a相上桥臂开关管sa1、a相下桥臂开关管sa2、第一a相上桥臂二极管dra1、第二a相上桥臂二极管da1、第一a相下桥臂二极管dra2和第二a相下桥臂二极管da2。

a相上桥臂开关管sa1的栅极与终端设备连接，用于接收终端设备发送的控制信号；a相上桥臂开关管sa1的源极分别与a相下桥臂开关管sa2的漏极和零线o连接；a相上桥臂开关管sa1的漏极分别与第二a相上桥臂二极管da1的正极和第一a相上桥臂二极管dra1的负极连接；第二a相上桥臂二极管da1的负极与正母线bus+连接；第一a相上桥臂二极管dra1的正极通过第一电感l1与a向电源ea连接。

a相下桥臂开关管sa2的栅极与终端设备连接，用于接收终端设备发送的控制信号；a相下桥臂开关管sa2的源极分别与第二a相下桥臂二极管da2的负极和第一a相下桥臂二极管dra2的正极连接，第二a相下桥臂二极管da2的正极与负母线bus-连接；第一a相下桥臂二极管dra2的负极与第一a相上桥臂二极管dra1的正极连接。

b相整流模块20和c相整流模块30的结构与a相整流模块10的结构相同，具体可参见图1，在此不再赘述。

以目标相为a相来具体描述。若a相的电源处于电源正半周，则向a相整流模块10包括的a相上桥臂开关管sa1发送第一脉冲宽度调制信号，第一脉冲宽度调制信号可以是高电平和低电平交错的脉冲信号。第一脉冲宽度调制信号可以对a相上桥臂开关管sa1进行斩波控制，即第一脉冲宽度调制信号处于高电平信号时，可以控制a相上桥臂开关管sa1开通，第一脉冲宽度调制信号处于低电平信号时，可以控制a相上桥臂开关管sa1关断。

若a相的电源处于电源正半周，则向a相整流模块10包括的a相下桥臂开关管sa2发送第一常开控制信号，第一常开控制信号可以是高电平信号。第一常开控制信号可以控制a相下桥臂开关管sa2处于常开状态。

若a相的电源处于电源正半周，当电流的流通路径为l1-dra1-da1-bus+时，a相下桥臂开关管sa2一直处于开通状态，可以将a2电位钳位至母线中点，使第一a相下桥臂二极管dra2和第二a相下桥臂二极管da2的应力均为一半母线电压，即使第一a相下桥臂二极管dra2和第二a相下桥臂二极管da2均匀分压。

b相和c相的原理与a相类似，在此不再赘述。

s203：若目标相的电源处于电源负半周，则向目标相对应的整流模块发送第二控制信号，第二控制信号使目标相对应的整流模块中的上桥臂的二极管均匀分压。

在本发明的一个实施例中，目标相对应的整流模块包括上桥臂开关管和下桥臂开关管；

上述步骤s203中的“向目标相对应的整流模块发送第二控制信号”，包括：

向上桥臂开关管发送第二常开控制信号，第二常开控制信号用于指示上桥臂开关管处于开通状态；

向下桥臂开关管发送第二脉冲宽度调制信号，第二脉冲宽度调制信号用于对下桥臂开关管进行斩波控制。

以目标相为a相来具体描述。若a相的电源处于电源负半周，则向a相整流模块10包括的a相上桥臂开关管sa1发送第二常开控制信号，第二常开控制信号可以是高电平信号。第二常开控制信号可以控制a相上桥臂开关管sa1处于常开状态。

若a相的电源处于电源负半周，则向a相整流模块10包括的a相下桥臂开关管sa2发送第二脉冲宽度调制信号，第二脉冲宽度调制信号可以是高电平和低电平交错的脉冲信号。第二脉冲宽度调制信号可以对a相下桥臂开关管sa2进行斩波控制，即第二脉冲宽度调制信号处于高电平信号时，可以控制a相下桥臂开关管sa2开通，第二脉冲宽度调制信号处于低电平信号时，可以控制a相下桥臂开关管sa2关断。

若a相的电源处于电源负半周，当电流的流通路径为bus--da2-dra2-l1时，a相上桥臂开关管sa1一直处于开通状态，可以将a1电位钳位至母线中点，使第一a相上桥臂二极管dra1和第二a相上桥臂二极管da1的应力均为一半母线电压。

b相和c相的原理与a相类似，在此不再赘述。

由上述描述可知，本发明实施例在目标相的电源处于电源正半周时，向目标相对应的整流模块发送第一控制信号，使该整流模块中的下桥臂的二极管均匀分压，以a相为例，当电流由第一条路径流通时，二极管dra2和二极管da2的应力均为一半的母线电压；在目标相的电源处于电源负半周时，向目标相对应的整流模块发送第二控制信号，使目标相对应的整流模块中的上桥臂的二极管均匀分压，以a相为例，当电流的流通路径为bus--da2-dra2-l1时，二极管dra1和二极管da1的应力均为一半的母线电压，因此可以根据母线电压选取耐压合适的二极管，无需使用耐压更高的二极管即可实现高可靠性，能够降低整机成本，提高整机效率。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

图3是本发明一实施例提供的控制系统的示意框图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。

在本发明实施例中，控制系统300应用于三相三电平vienna整流器，三相三电平vienna整流器包括各相电源分别对应的整流模块；

控制系统300可以包括：电源周期确定模块301、正半周处理模块302和负半周处理模块303。

其中，电源周期确定模块301，用于确定目标相的电源所处的电源周期，目标相为a相、b相和c相中的任意一相；

正半周处理模块302，用于若目标相的电源处于电源正半周，则向目标相对应的整流模块发送第一控制信号，第一控制信号使目标相对应的整流模块中的下桥臂的二极管均匀分压；

负半周处理模块303，用于若目标相的电源处于电源负半周，则向目标相对应的整流模块发送第二控制信号，第二控制信号使目标相对应的整流模块中的上桥臂的二极管均匀分压。

可选地，目标相对应的整流模块包括上桥臂开关管和下桥臂开关管；

正半周处理模块302可以包括：第一脉冲信号发送单元和第一常开控制信号发送单元。

其中，第一脉冲信号发送单元，用于向上桥臂开关管发送第一脉冲宽度调制信号，第一脉冲宽度调制信号用于对上桥臂开关管进行斩波控制；

第一常开控制信号发送单元，用于向下桥臂开关管发送第一常开控制信号，第一常开控制信号用于指示下桥臂开关管处于开通状态。

可选地，目标相对应的整流模块包括上桥臂开关管和下桥臂开关管；

负半周处理模块303可以包括：第二常开控制信号发送单元和第二脉冲信号发送单元。

其中，第二常开控制信号发送单元，用于向上桥臂开关管发送第二常开控制信号，第二常开控制信号用于指示上桥臂开关管处于开通状态；

第二脉冲信号发送单元，用于向下桥臂开关管发送第二脉冲宽度调制信号，第二脉冲宽度调制信号用于对下桥臂开关管进行斩波控制。

可选地，控制系统300还可以包括工作相确定模块。

工作相确定模块，用于基于电压空间矢量，确定正在工作的相，并将正在工作的相记为目标相。

可选地，电源周期确定模块301可以具体用于：

获取目标相的电源的电压采样值；

若电压采样值大于或等于0，则确定目标相的电源处于电源正半周；

若电压采样值小于0，则确定目标相的电源处于电源负半周。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述控制系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图4是本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。如图4所示，该实施例的终端设备400包括：一个或多个处理器401、存储器402以及存储在所述存储器402中并可在所述处理器401上运行的计算机程序403。所述处理器401执行所述计算机程序403时实现上述各个控制方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤s201至s203。或者，所述处理器401执行所述计算机程序403时实现上述控制系统实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块301至303的功能。

示例性地，所述计算机程序403可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器402中，并由所述处理器401执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序403在所述终端设备400中的执行过程。例如，所述计算机程序403可以被分割成电源周期确定模块、正半周处理模块和负半周处理模块，各模块具体功能如下：

电源周期确定模块，用于确定目标相的电源所处的电源周期，目标相为a相、b相和c相中的任意一相；

正半周处理模块，用于若目标相的电源处于电源正半周，则向目标相对应的整流模块发送第一控制信号，第一控制信号使目标相对应的整流模块中的下桥臂的二极管均匀分压；

负半周处理模块，用于若目标相的电源处于电源负半周，则向目标相对应的整流模块发送第二控制信号，第二控制信号使目标相对应的整流模块中的上桥臂的二极管均匀分压。

其它模块或者单元可参照图3所示的实施例中的描述，在此不再赘述。

所述终端设备400可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备，所述终端设备400还可以是dsp(digitalsignalprocessor，数字信号处理器)。所述终端设备400包括但不仅限于处理器401、存储器402。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是终端设备400的一个示例，并不构成对终端设备400的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备400还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。

所述处理器401可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器402可以是所述终端设备400的内部存储单元，例如终端设备400的硬盘或内存。所述存储器402也可以是所述终端设备400的外部存储设备，例如所述终端设备400上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器402还可以既包括终端设备400的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器402用于存储所述计算机程序403以及所述终端设备400所需的其他程序和数据。所述存储器402还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的控制系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的控制系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。