[發明專利]單相整流器控制方法及系統

在審

• 申請號: 201810508778.1
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108667322A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 林顯琦;楊東軍;張利軍
• 申請（專利權）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/12;H02M1/32
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 張媛媛

本發明提出一種單相整流器控制方法和控制系統。單相整流器采用電壓外環、電流內環雙環控制，同時結合SOGI控制，SOGI控制單元接收交流輸入電壓，作為SOGI控制單元的輸入；SOGI控制單元的輸出及直流輸出電壓的反饋量相比較，作為電壓外環控制單元的輸入；電壓外環控制單元的輸出作為電流內環控制單元的輸入。該方法及系統基于傳統的雙環控制策略，引入鎖相控制，可以提高鎖相精度和效率，降低輸入電流的總諧波畸變率，同時減小啟動沖擊電流。

技術領域

本發明涉及電氣控制技術領域，尤其涉及一種單相整流器控制方法及系統。

背景技術

單相整流器作為列車供電系統的重要組成部分，是連接供電網與后級設備和負載等的中間橋梁，其性能的好壞對列車的安全、穩定運行至關重要。對單相整流器進行控制時，由于電氣波形采樣均為單相，因而進行坐標變換和鎖相時，與三相系統相比存在一定的困難，尤其在對精度和速度要求較高的場合；另外隨著負載的增加，直流母線電壓的二次波動會對系統的安全穩定運行以及輸入電流品質產生影響。

電壓外環、電流內環雙環控制方法為單相整流器常用的控制方法，該控制方法采用PI控制器實現控制功能的實現，PI控制參數的選擇對于設備運行性能至關重要。但基于傳統的雙環控制方法并不能解決由單相電氣波形帶來的控制精度降低的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單相整流器的控制方法及系統，該方法及系統基于傳統的雙環控制策略，引入鎖相控制，可以提高鎖相精度和效率，降低輸入電流的總諧波畸變率，同時減小啟動沖擊電流。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種單相整流器控制方法，用于單相整流器的控制，單相整流器采用電壓外環、電流內環雙環控制，包括以下步驟：

為SOGI控制單元定義SOGI傳遞函數：

其中，ω為諧振頻率，等于單相整流器交流側輸入電壓角速度；

則，引入鎖相環后單相整流器系統的閉環傳遞函數為：

其中，k是帶寬影響因數；

采用三階積分器對SOGI傳遞函數進行離散化處理，

其中，y(n)為采樣數組Y的第n個點，u(n)為采樣數組U的第n個點，Ts為采樣周期。

進而得：

其中I₁、I₂和I₃為積分器離散化因數；

對離散化處理后的SOGI傳遞函數進行Park變換；

Park變換公式為：

其中，d、q分別為dq坐標系下各坐標軸分量，α、β分別為αβ坐標系下各坐標軸分量，ωt為dq坐標系相對于αβ坐標系的角度。

Park變換后的輸出與q軸電壓給定值比較，作為鎖相環控制的輸入；

SOGI控制單元的輸出作為電壓外環控制單元的輸入。

作為優選：進一步包括以下步驟：直流電壓增加補償的方法來消除由于二次波動引起的交流電流諧波，將單相整流器直流側輸出電壓加上補償電壓后，反饋至電壓外環控制的輸入端，與電壓我換控制的輸入電壓相減后作為電壓外環控制的輸入，所述補償電壓為：