一种整流器及其控制方法和控制系统技术方案

本申请公开了一种整流器及其控制方法和控制系统，包括：确定出整流器输出的直流电压与直流参考电压之间的误差，并基于误差确定出整流器端口所需模拟的期望电阻值；根据整流器输入端的电网电流以及模拟的谐波阻抗，确定出用于补偿谐波的谐波补偿电压；通过整流器的等效电感估计值，确定出整流器端口所需模拟的负电感，并通过负电感确定出用于补偿整流器电感压降的电感压降补偿值；根据期望电阻值，谐波补偿电压以及电感压降补偿值，确定出当前所需要的整流器端口的电压参考值，以调制出PWM脉冲并进行所述整流器的驱动控制。应用本申请的方案，实现了在无电网电压传感器时，有效地降低整流器的电流谐波，且实现了高功率因数。且实现了高功率因数。且实现了高功率因数。

【技术实现步骤摘要】
一种整流器及其控制方法和控制系统


[0001]本专利技术涉及交直流电能变换
，特别是涉及一种整流器及其控制方法和控制系统。

技术介绍

[0002]随着非线性负载被使用地越来越多，电能质量越来越差，损耗以及电磁干扰问题趋于严重。有源整流器具有输入功率因数可控、输入电流正弦等优点，是一个提高电能质量的有效解决方案，可以从源头上提高电能质量。
[0003]目前，通过采样电网电压以及电网电流，很多控制器都能很好地实现整流器的高功率因数运行，并且在电网畸变条件下实现很好的电流控制。但是，与控制系统的总成本相比，电网电压传感器和电网电流传感器成本较高。此外，无电网电压传感器的方案也有利于提高可靠性，即，不会因为电网电压传感器故障使得控制中断。因此，各种无电网电压传感器的方案应运而生。但是，目前的无电网电压传感器的方案中，常用的是基于观测器的无传感器控制方案，由于观测器带宽受限，因此无法很好抑制电网电压的畸变，导致电流谐波较高。此外，无电网电压传感器的控制，通常难以实现高功率因数。
[0004]综上所述，如何在无电网电压传感器时，有效地降低电流谐波，实现高功率因数，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种整流器及其控制方法和控制系统，以在无电网电压传感器时，有效地降低电流谐波，实现高功率因数。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种整流器的控制方法，包括：
[0008]确定出整流器输出的直流电压与直流参考电压之间的误差，并基于所述误差确定出整流器端口所需模拟的期望电阻值；
[0009]根据所述整流器输入端的电网电流以及模拟的谐波阻抗，确定出用于补偿谐波的谐波补偿电压；
[0010]通过所述整流器的等效电感估计值，确定出整流器端口所需模拟的负电感，并通过所述负电感确定出用于补偿整流器电感压降的电感压降补偿值；
[0011]根据所述期望电阻值，所述谐波补偿电压以及所述电感压降补偿值，确定出当前所需要的整流器端口的电压参考值，以根据确定出的所述整流器端口的电压参考值调制出PWM脉冲并进行所述整流器的驱动控制。
[0012]优选的，确定出整流器输出的直流电压与直流参考电压之间的误差，并基于所述误差确定出整流器输入端口所需模拟的期望电阻值，包括：
[0013]确定出整流器输出的直流电压与直流参考电压之间的误差，并利用比例积分调节器确定出与所述误差相对应的整流器端口所需模拟的期望电阻值，以降低所述误差。
[0014]优选的，所述谐波阻抗为由重复控制器和陷波器组成的谐波阻抗，且传递函数X(s)表示为：
[0015]其中，e为自然常数，ω为电网角频率，ζ为所述陷波器的阻尼系数，s为拉式因子。
[0016]优选的，通过所述整流器的等效电感估计值，确定出整流器端口所需模拟的负电感，包括：
[0017]通过极值搜索算法估计出所述整流器的等效电感估计值并基于所述等效电感估计值确定出整流器端口所需模拟的负电感L
e
。
[0018]优选的，通过极值搜索算法估计出所述整流器的等效电感估计值并基于所述等效电感估计值确定出整流器端口所需模拟的负电感L
e
，包括：
[0019]确定出检测到的所述整流器输入端的电网电流I
s
的幅值I
sp
；
[0020]将电网电流i
s
的幅值I
sp
输入至预设的滤波器中，并将得到的结果进行解调，以获得包含了估计电感与实际等效电感之间的误差信息的解调信号ξ；
[0021]将所述解调信号ξ进行积分，得到估计出的所述整流器的等效电感估计值
[0022]将所述整流器的等效电感估计值与预设信号asin(ω
x
t)叠加，得到整流器端口所需模拟的负电感L
e
；a为预设信号的幅值参数，ω
x
为预设信号的角频率，t表示时间。
[0023]优选的，将电网电流i
s
的幅值I
sp
输入至预设的滤波器中，并将得到的结果进行解调，包括：
[0024]将电网电流i
s
的幅值I
sp
输入至预设的带通滤波器H(s)中，并将得到的结果乘以sin(ω
x
t)进行解调，以获得包含了估计电感与实际等效电感之间的误差信息的解调信号ξ；
[0025]其中，所述带通滤波器H(s)的传递函数为ξ
x
为所述带通滤波器H(s)的阻尼系数，s为拉式因子，解调信号ξ表示为：滤波器H(s)的阻尼系数，s为拉式因子，解调信号ξ表示为：为电感偏差参数且L
*
为实际等效电感；
[0026]f为表示电网电流i
s
的幅值I
sp
与整流器端口所需模拟的负电感L
e
之间的关系的函数，且
[0027]优选的，通过所述负电感确定出用于补偿整流器电感压降的电感压降补偿值，包括：
[0028]通过二阶广义积分器确定出滞后于电网电流i
s 90
°
的电流信号i
sβ
；
[0029]将所述电流信号i
sβ
乘以
‑
ωL
e
，得到确定出的用于补偿整流器电感压降的电感压降补偿值；
[0030]L
e
为整流器端口所需模拟的负电感，ω为电网角频率。
[0031]一种整流器的控制系统，包括：
[0032]期望电阻值模拟模块，用于确定出整流器输出的直流电压与直流参考电压之间的误差，并基于所述误差确定出整流器端口所需模拟的期望电阻值；
[0033]谐波补偿电压模拟模块，用于根据所述整流器输入端的电网电流以及模拟的谐波阻抗，确定出用于补偿谐波的谐波补偿电压；
[0034]负电感模拟模块，用于通过所述整流器的等效电感估计值，确定出整流器端口所需模拟的负电感，并通过所述负电感确定出用于补偿整流器电感压降的电感压降补偿值；
[0035]整流器驱动控制模块，用于根据所述期望电阻值，所述谐波补偿电压以及所述电感压降补偿值，确定出当前所需要的整流器端口的电压参考值，以根据确定出的所述整流器端口的电压参考值调制出PWM脉冲并进行所述整流器的驱动控制。
[0036]优选的，期望电阻值模拟模块，具体用于：
[0037]确定出整流器输出的直流电压与直流参考电压之间的误差，并利用比例积分调节器确定出与所述误差相对应的整流器端口所需模拟的期望电阻值，以降低所述误差。
[0038]优选的，所述谐波阻抗为由重复控制器和陷波器组成的谐波阻抗，且传递函数X(s)表示为：
[0039]其中，e为自然常数，ω为电网角频率，ζ为所述陷波器的阻尼系数，s为拉式因子。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种整流器的控制方法，其特征在于，包括：确定出整流器输出的直流电压与直流参考电压之间的误差，并基于所述误差确定出整流器端口所需模拟的期望电阻值；根据所述整流器输入端的电网电流以及模拟的谐波阻抗，确定出用于补偿谐波的谐波补偿电压；通过所述整流器的等效电感估计值，确定出整流器端口所需模拟的负电感，并通过所述负电感确定出用于补偿整流器电感压降的电感压降补偿值；根据所述期望电阻值，所述谐波补偿电压以及所述电感压降补偿值，确定出当前所需要的整流器端口的电压参考值，以根据确定出的所述整流器端口的电压参考值调制出PWM脉冲并进行所述整流器的驱动控制。2.根据权利要求1所述的整流器的控制方法，其特征在于，确定出整流器输出的直流电压与直流参考电压之间的误差，并基于所述误差确定出整流器输入端口所需模拟的期望电阻值，包括：确定出整流器输出的直流电压与直流参考电压之间的误差，并利用比例积分调节器确定出与所述误差相对应的整流器端口所需模拟的期望电阻值，以降低所述误差。3.根据权利要求1所述的整流器的控制方法，其特征在于，所述谐波阻抗为由重复控制器和陷波器组成的谐波阻抗，且传递函数X(s)表示为：其中，e为自然常数，ω为电网角频率，ζ为所述陷波器的阻尼系数，s为拉式因子。4.根据权利要求1所述的整流器的控制方法，其特征在于，通过所述整流器的等效电感估计值，确定出整流器端口所需模拟的负电感，包括：通过极值搜索算法估计出所述整流器的等效电感估计值并基于所述等效电感估计值确定出整流器端口所需模拟的负电感L
e
。5.根据权利要求4所述的整流器的控制方法，其特征在于，通过极值搜索算法估计出所述整流器的等效电感估计值并基于所述等效电感估计值确定出整流器端口所需模拟的负电感L
e
，包括：确定出检测到的所述整流器输入端的电网电流I
s
的幅值I
sp
；将电网电流i
s
的幅值I
sp
输入至预设的滤波器中，并将得到的结果进行解调，以获得包含了估计电感与实际等效电感之间的误差信息的解调信号ξ；将所述解调信号ξ进行积分，得到估计出的所述整流器的等效电感估计值将所述整流器的等效电感估计值与预设信号asin(ω
x
t)叠加，得到整流器端口所需模拟的负电感L
e
；a为预设信号的幅值参数，ω
x
为预设信号的角频率，t表示时间。6.根据权利要求5所述的整流器的控制方法，其特征在于，将电网电流i
s
的幅值I
sp
输入至预设的滤波器中，并将得到的结果进行解调，包括：将电网电流i
s
的幅值I
sp
输入至预设的带通滤波器H(s)中，并将得到的结果乘以sin(ω
x
t)进行解调，以获得包含了估计电感与实际等效电感之间的误差信息的解调信号ξ；
其中，所述带通滤波器H(s)的传递函数为ξ
x
为所述带通滤波器H(s)的阻尼系数，s为拉式因子，解调信号ξ表示为：H(s)的阻尼系数，s为拉式因子，解调信号ξ表示为：为电感偏差参数且L
*
为实际等效电感；f为表示电网电流i
s
的幅值I
sp
与整流器端口所需模拟的负电感L
e
之间的关系的函数，且7.根据权利要求1所述的整流器的控制方法，其特征在于，通过所述负电感确定出用于补偿整流器电感压降的电感压降补偿值，包括：通过二阶广义积分器确定出滞后于电网电流i
s 90
°
的电流信号i
sβ
；将所述电流信号i
sβ
乘以
‑
ωL
e
，得到确定出的用于补偿整流器电感压降的电感压降补偿值；L
e
为整流器端口所需模拟的负电感，ω为电网角频率。8.一种整流器的控制系统，其特征在于，包括：期望电阻值模拟模块，用于确定出整流器输出的直流电压与直流参考电压之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：付刚，胡云卿，陈欣，吴奕，彭赟，胡景瑜，王跃，胡亮，周振邦，唐龙，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：