[發明專利]一種功率單元及控制方法

在審

• 申請號: 202211737767.3
• 申請日: 2022-12-31
• 公開（公告）號: CN116032110A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 毛康宇;李崇波;陳岱;王怡華
• 申請（專利權）人: 大禹電氣科技股份有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M7/219;H02M7/5387;H02M1/088
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 王江能

1.一種功率單元，其特征在于，包括：

相連的三相PWM整流電路和直流母線電路，所述三相PWM整流電路包括三個電感和六個第一IGBT，一個所述電感的一端連接三相交流的一相輸出端、另一端連接兩個所述第一IGBT；

PWM控制系統，其與所述三相PWM整流電路和直流母線電路連接，且被配置為：

所述PWM控制系統用于獲取三個所述電感的實際前端輸入電壓和實際輸入電流、所述直流母線電路的實際母線電壓和目標母線電壓以及功率單元三相交流輸入側的目標功率因數；

所述PWM控制系統還用于根據三個所述電感的實際前端輸入電壓和實際輸入電流、所述直流母線電路的實際母線電壓和目標母線電壓以及所述目標功率因數，對六個所述第一IGBT進行導通或關斷的PWM閉環控制。

2.根據權利要求1所述的功率單元，其特征在于，所述PWM控制系統還用于根據三個所述電感的實際前端輸入電壓和實際輸入電流、所述直流母線電路的實際母線電壓和目標母線電壓以及所述目標功率因數，對六個所述第一IGBT進行導通或關斷的PWM閉環控制的過程，包括：

對三個所述電感的實際前端輸入電壓進行鎖相環控制得到輸入電壓矢量角；

根據所述輸入電壓矢量角對三個所述電感的實際輸入電流進行坐標變換，得到有功電流分量的實際值和無功電流分量的實際值；

根據所述目標母線電壓對所述實際母線電壓進行PI調節得到有功電流分量的目標值，根據所述目標功率因數和所述有功電流分量的目標值計算得到無功電流分量的目標值；

根據所述有功電流分量的目標值對所述有功電流分量的實際值進行PI調節得到第一電壓控制分量，根據所述無功電流分量的目標值對所述無功電流分量的實際值進行PI調節得到第二電壓控制分量；

根據所述第一電壓控制分量、所述第二電壓控制分量和所述輸入電壓矢量角進行PWM調制，分別得到六個所述第一IGBT的驅動脈沖，根據所述驅動脈沖導通或關斷六個所述第一IGBT。

3.根據權利要求1所述的功率單元，其特征在于：

所述PWM控制系統包括采集電路、整流驅動電路和控制器，所述采集電路與三個所述電感和直流母線電路連接，所述控制器與所述采集電路連接，所述整流驅動電路與所述控制器和六個所述第一IGBT連接；

所述采集電路用于采集三個所述電感的實際前端輸入電壓、實際輸入電流和所述直流母線電路的母線電壓，并將采集的結果發送至所述控制器，所述控制器根據三個所述電感的實際前端輸入電壓和實際輸入電流、所述直流母線電路的實際母線電壓和目標母線電壓以及所述目標功率因數，對六個所述第一IGBT進行導通或關斷的PWM閉環控制。

4.根據權利要求3所述的功率單元，其特征在于：

所述功率單元還包括與直流母線電路連接的單相H橋逆變電路，所述單相H橋逆變電路包括四個第二IGBT，所述PWM控制系統還包括與所述控制器連接的單相逆變驅動電路，所述單相逆變驅動電路與四個所述第二IGBT連接，所述控制器通過所述單相逆變驅動電路控制四個所述第二IGBT的導通或關斷。

5.根據權利要求4所述的功率單元，其特征在于：

所述單相H橋逆變電路還包括繼電器，所述繼電器設在所述單相H橋逆變電路的兩個輸出端之間，所述PWM控制系統還包括與所述控制器連接的繼電器驅動電路，所述控制器通過所述繼電器驅動電路控制所述單相H橋逆變電路的繼電器導通或關斷；

當所述控制器判斷任一所述第一IGBT或任一所述第二IGBT損壞時，所述控制器通過所述繼電器驅動電路將所述繼電器導通。

6.根據權利要求3所述的功率單元，其特征在于：

所述PWM控制系統還包括與所述控制器和上位機連接的光纖通信電路，所述光纖通信電路用于傳輸上位機的控制指令或/和控制參數至所述控制器。

7.根據權利要求3所述的功率單元，其特征在于：所述控制器為復雜可編程邏輯器件CPLD或現場可編程邏輯門陣列FPGA。