[發明專利]單電阻電流采樣的PWM整流型能量回饋裝置的控制方法

無效

• 申請號: 201210460489.1
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102969931A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 馬澤龍;陳天航;黃智聰;宋寶;唐小琦;夏亮;戴攀;魏樹生
• 申請（專利權）人: 蘇州天辰馬智能設備有限公司
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797;H02J3/38
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李佑宏

技術領域

本發明屬于能量回饋裝置領域，具體地說是一種基于PWM整流型的能量回饋裝置的控制方法。

背景技術

近幾年，交流伺服電機在工業自動化領域中廣泛應用，交流伺服電機的控制需要使用交流伺服驅動器。在通用交流伺服驅動器中，一般采用交流—直流—交流的結構，即交流輸入電壓經過二極管不控整流裝置轉化成直流，然后通過逆變器把直流轉換成交流驅動交流伺服電機，見圖1。二極管不控整流裝置有兩個缺點：一是會引起電網電壓和電流的畸變，造成嚴重的諧波污染；而是能量只能單向流動，交流伺服電機的頻繁制動產生大量的再生電能，電能不能回饋到電網，只能通過電阻來轉化成熱能消耗掉，造成能源利用效率低。

為了減小對電網的諧波電流污染和提高能量的利用效率，PWM整流器廣泛應用在交流轉換成直流環節。采用PWM可控整流電源技術的能量回饋裝置，主要有三個優點：一是網側電流正弦化，可單位功率因素運行，減小諧波電流污染；而是能量可以雙向流動，交流伺服電機頻繁制動產生的再生能量可以回饋到電網上，提高能量的利用效率。PWM整流型能量回饋裝置已經應用于對能量再生有要求的工業應用場合。例如中國專利文獻200810144730.3提到一種PWM整流型能量回饋裝置，見圖2，可以運用在新能源并網發電領域。中國專利文獻201110327903.7提到一種改進濾波方式的PWM整流型能量回饋裝置。但是這類PWM整流型能量回饋裝置，一般需要使用三個電流霍爾傳感器采樣三相的電流，具有結構復雜、成本高的缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于單電阻電流采樣的PWM型能量回饋裝置的控制方法，采用單電阻檢測直流母線的瞬時電流，根據直流母線電流和相電流的關系，重構PWM整流控制所需的三相電流，實現電流輸入輸出的動態調節。

實現本發明的目的所采用的具體技術方案為：

一種基于單電阻電流采樣的PWM整流型能量回饋裝置的控制方法，通過在直流母線上設置單個電阻，從而實現電流輸入輸出的動態調節，該方法包括如下步驟：

（1）采樣直流母線上所述單個電阻的電壓，根據該電壓和電阻獲得直流母線上的電流；

（2）根據直流母線電流、電壓矢量當前扇區和相電流的關系，重構三相電流；

（3）采樣與所述能量回饋裝置相連的電網的三相電壓信號，獲得電網電壓的相位；

（4）利用所述相電流和電網電壓的相位，對所述三相電流進行坐標變換解耦，獲得電流有功分量和電流無功分量；

（5）采樣直流母線的實際電壓，把直流母線的該實際電壓和指令電壓之間的誤差進行PID調節計算，并將計算結果作為電流有功分量的指令；

（6）對所述電流有功分量的指令與步驟（4）中所述的電流有功分量之間的誤差進行PID調節計算，并對計算結果進行坐標變換，得到變換后的電壓指令；

根據該變換后的電壓指令利用空間矢量脈沖寬度調制生成PWM脈沖，即可實現動態調節電流的輸入輸出。

所述步驟（3）中，通過DQ鎖相獲得電網電壓的相位。

所述步驟（6）中，所述的坐標變換為iPark坐標變換。

所述步驟（2）中，如果處于電壓矢量SVPWM波扇區的更迭區或者低調制區，不能在一個PWM周期內采樣到直流母線電流，采用PWM移相的方法，保證足夠的采樣時間，采樣到直流母線電流后，根據直流母線電流、電壓矢量當前扇區和相電流的關系，重構三相電流。

本發明包括能量回饋系統主電路、能量回饋系統控制電路和三相濾波電感。能量回饋系統主電路采用單電阻電流采用的方法，能量回饋系統控制電路采用ARM控制實現，包括電壓電流采樣和調理、電流重構算法、自適應數字PID。

本發明基于單電阻電流采樣的能量回饋裝置及控制方法具有結構簡單、低成本、可靠性高的特點。同時，提出在扇區更迭區和低調制區可以實現全區域電流采樣的方法。

本發明基于直流母線上設置的單個電阻進行電流采樣，這種PWM型能量回饋方法簡化了采樣電路，使系統結構簡單，降低成本，根據單電阻采樣電路所提出的采樣算法，保證系統電流采樣的準確性和穩定性。該方法可以推廣到變頻器、交流伺服驅動器上。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明做進一步說明，附圖中：

圖1是現有技術中通用二極管不控整流裝置的主電路拓撲結構示意圖。D1、D2、D3、D4、D5、D6是主電路上的二極管。