基于PWM的整流电路的控制方法与流程

本发明涉及脉宽调制控制，特别是涉及一种基于pwm的整流电路的控制方法。

背景技术：

1、直流电广泛应用于生产和生活中，例如电力拖动、快充桩，以及作为中间环节应用于变频器中。大部分应用中，直流电往往是由交流电产生的，即交流电经过变换产生了直流电。传统交流变直流控制算法中对于电压环的处理，只是简单做差，在一些应用中，由于某种原因，直流侧负载可能会发生突变，如负载突然变大或突然变小，利用传统交流变直流电压环控制算法，输出直流电压的稳定性可能就会受到影响，电压有很大波动，随后才重新达到稳定，一些应用场合对电压的波动有严格要求，电压波动范围不能过大，此时，传统交流变直流控制算法对电压环的处理，无法满足这些场合对电压波动的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供基于pwm的整流电路的控制方法，旨在保证在交流变直流过程中，负载突变时，输出的直流电压能够有一个很小的电压波动。

2、本发明第一方面，提供一种三相桥式pwm整流电路的控制方法，包括步骤：

3、获取直流侧给定电压值ug以及直流侧实际电压值uf；

4、根据式(ug×ug-uf×uf)×(c÷l)获得一个计算值；其中，c为三相桥式pwm整流电路输出侧的滤波模块的电容值，l为三相桥式pwm整流电路输入侧的三相电抗模块的一个电感器的电感值；

5、判断计算值的正负，若计算值为正，对计算值开方运算，将开方运算的结果值输入pi控制器；若计算值为负，对计算值的绝对值开方运算，将开方运算的结果值变为负值输入pi控制器；

6、pi控制器根据输入的开方运算的结果值运算处理后，输出用于电压环控制的给定电流值id*；

7、电流内环解耦控制器根据给定电流值id*输出交流侧电压矢量的d轴分量ud、q轴分量uq；

8、pwm发生器根据d轴分量ud、q轴分量uq产生多路pwm信号输出，以控制三相桥式pwm整流电路的功率开关器件的开通和关断。

9、本发明第二方面，提供另一种三相桥式pwm整流电路的控制方法，包括步骤：

10、获取直流侧给定电压值ug以及直流侧实际电压值uf；

11、根据式(ug×ug-uf×uf)×(c÷l)获得一个计算值；其中，c为三相桥式pwm整流电路输出侧滤波模块的电容值，l为三相桥式pwm整流电路输入侧的三相电抗模块的一个电感器的电感值；

12、将计算值输入pi控制器，由pi控制器根据该计算值进行运算，输出运算结果值；

13、判断pi控制器输出的运算结果值的正负，若运算结果值为正，直接对运算结果进行开方运算，将开方运算的结果作为用于电压环控制的给定电流值id*；若运算结果值为负，对运算结果值的绝对值进行开方运算，将开方运算的结果变为负值后作为用于电压环控制的给定电流值id*；

14、电流内环解耦控制器根据给定电流值id*输出交流侧电压矢量的d轴分量ud、q轴分量uq；

15、pwm发生器根据d轴分量ud、q轴分量uq产生多路pwm信号输出，以控制三相桥式pwm整流电路的功率开关器件的开通和关断。

16、本发明第三方面，提供一种单相全桥pwm整流电路的控制方法，包括步骤：

17、获取直流侧给定电压值ug以及直流侧实际电压值uf；

18、根据式(ug×ug-uf×uf)×(c÷l)获得一个计算值；其中，c为单相全桥pwm整流电路输出侧的滤波模块的电容值，l为单相全桥pwm整流电路输入侧的电抗模块的电感器的电感值；

19、判断计算值的正负，若计算值为正，对计算值开方运算，将开方运算的结果值输入第一pi控制器；若计算值为负，对计算值的绝对值开方运算，将开方运算的结果值变为负值输入第一pi控制器；

20、第一pi控制器根据输入的开方运算的结果值运算处理后，输出用于电压环控制的给定电流值id*；

21、给定电流值id*与输入侧交流电相位的正弦值相乘后，所获得的相乘结果值与单相全桥pwm整流电路的输入侧交流电流做差，获得做差结果值；

22、第二pi控制器根据输入的做差结果值进行运算，输出pi控制值；

23、pwm发生器根据pi控制值对载波进行脉宽调制，产生多路pwm信号输出，以控制单相全桥pwm整流电路的功率开关器件的开通和关断。

24、本发明第四方面，提供另一种单相全桥pwm整流电路的控制方法，包括步骤：

25、获取直流侧给定电压值ug以及直流侧实际电压值uf；

26、根据式(ug×ug-uf×uf)×(c÷l)获得一个计算值；其中，c为单相全桥pwm整流电路输出侧滤波模块的电容值，l为单相全桥pwm整流电路输入侧的电抗模块的电感器的电感值；

27、将计算值输入第一pi控制器，由第一pi控制器根据该计算值进行运算，输出运算结果值；

28、判断第一pi控制器输出的运算结果值的正负，若运算结果值为正，直接对运算结果进行开方运算，将开方运算的结果作为用于电压环控制的给定电流值id*；若运算结果值为负，对运算结果值的绝对值进行开方运算，将开方运算的结果变为负值后作为用于电压环控制的给定电流值id*；

29、给定电流值id*与输入侧交流电相位的正弦值相乘后，所获得的相乘结果值与单相全桥pwm整流电路的输入侧交流电流做差，获得做差结果值；

30、第二pi控制器根据输入的做差结果值进行运算，输出pi控制值；

31、pwm发生器根据pi控制值对载波进行脉宽调制，产生多路pwm信号输出，以控制单相全桥pwm整流电路的功率开关器件的开通和关断。

32、本发明第五方面，提供一种升压型直流变换直流电路的控制方法，包括步骤：

33、获取直流侧给定电压值ug以及直流侧实际电压值uf；

34、根据式(ug×ug-uf×uf)×(c÷l)获得一个计算值；其中，c为升压型直流变换直流电路输出侧的滤波模块的电容值，l为升压型直流变换直流电路输入侧的电抗模块的一个电感器的电感值；

35、判断计算值的正负，若计算值为正，对计算值开方运算，将开方运算的结果值输入第一pi控制器；若计算值为负，对计算值的绝对值开方运算，将开方运算的结果值变为负值输入第一pi控制器；

36、第一pi控制器根据输入的开方运算的结果值运算处理后，输出用于电压环控制的给定电流值id*；

37、给定电流值id*与电感器的电流值做差，获得做差结果；

38、第二pi控制器根据输入的做差结果进行运算，输出pi控制值；

39、pwm发生器根据pi控制值对载波进行脉宽调制，产生一路pwm信号，以控制升压型直流变换直流电路中的功率开关器件的开通和关断。

40、本发明第六方面，提供另一种升压型直流变换直流电路的控制方法，包括步骤：

41、获取直流侧给定电压值ug以及直流侧实际电压值uf；

42、根据式(ug×ug-uf×uf)×(c÷l)获得一个计算值；其中，c为升压型直流变换直流电路的滤波模块的电容值，l为升压型直流变换直流电路输入侧的电抗模块的一个电感器的电感值；

43、将计算值输入第一pi控制器，由第一pi控制器根据该计算值进行运算，输出运算结果值；

44、判断第一pi控制器输出的运算结果值的正负，若运算结果值为正，直接对运算结果进行开方运算，将开方运算的结果作为用于电压环控制的给定电流值id*；若运算结果值为负，对运算结果值的绝对值进行开方运算，将开方运算的结果变为负值后作为用于电压环控制的给定电流值id*；

45、给定电流值id*与电感器的电流值做差，获得做差结果；

46、第二pi控制器根据输入的做差结果进行运算，输出pi控制值；

47、pwm发生器根据pi控制值对载波进行脉宽调制，产生一路pwm信号，以控制升压型直流变换直流电路中的功率开关器件的开通和关断。

48、本发明第七方面，提供一种降压型直流变换直流电路的控制方法，包括步骤：

49、获取直流侧给定电压值ug以及直流侧实际电压值uf；

50、根据式(ug×ug-uf×uf)×(c÷l)获得一个计算值；其中，c为降压型直流变换直流电路输出侧的滤波模块的电容值，l为降压型直流变换直流电路输出侧的电抗模块的电感器的电感值；

51、判断计算值的正负，若计算值为正，对计算值开方运算，将开方运算的结果值输入第一pi控制器；若计算值为负，对计算值的绝对值开方运算，将开方运算的结果值变为负值输入第一pi控制器；

52、第一pi控制器根据输入的开方运算的结果值运算处理后，输出用于电压环控制的给定电流值id*；

53、给定电流值id*与电感器的电流值做差，获得做差结果；

54、第二pi控制器根据输入的做差结果进行运算，输出pi控制值；

55、pwm发生器根据pi控制值对载波进行脉宽调制，产生一路pwm信号，以控制升压型直流变换直流电路中的功率开关器件的开通和关断。

56、本发明第八方面，提供另一种降压型直流变换直流电路的控制方法，包括步骤：

57、获取直流侧给定电压值ug以及直流侧实际电压值uf；

58、根据式(ug×ug-uf×uf)×(c÷l)获得一个计算值；其中，c为降压型直流变换直流电路输出侧滤波模块的电容值，l为降压型直流变换直流电路输出侧的电抗模块的电感器的电感值；

59、将计算值输入第一pi控制器，由第一pi控制器根据该计算值进行运算，输出运算结果值；

60、判断第一pi控制器输出的运算结果值的正负，若运算结果值为正，直接对运算结果进行开方运算，将开方运算的结果作为用于电压环控制的给定电流值id*；若运算结果值为负，对运算结果值的绝对值进行开方运算，将开方运算的结果变为负值后作为用于电压环控制的给定电流值id*；

61、给定电流值id*与电感器的电流值做差，获得做差结果；

62、第二pi控制器根据输入的做差结果进行运算，输出pi控制值；

63、pwm发生器根据pi控制值对载波进行脉宽调制，产生一路pwm信号，以控制升压型直流变换直流电路中的功率开关器件的开通和关断。

64、本发明的控制方法用于电压环的控制，可用于电流环作为内环、电压环作为外环的拓扑结构中或只有电压环的拓扑结构中，可适用的拓扑电路结构如基于脉宽调制的三相整流电路、单相整流电路，直流变直流电路等。

65、本发明的控制方法的电压环控制算法应用于电流环为内环，电压环为外环的拓扑结构或只有电压环的拓扑结构中，其电压环应用本方法的算法后，直接进行后续的处理或将结果输出给电流环再进行后续的处理。

66、本发明的整流电路的控制方法，其电压环控制算法运用于电压环控制后，在负载突变时，输出直流电压波动范围很小；电压环应用该算法后，控制简单，跟踪速度较传统算法快平方倍；从而通过本发明的算法控制，能够优化控制参数，最大程度上减小输出电压的波动，提高环路的稳定性、产品性能指标和系统效率。