本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種整流器的控制電路。

背景技術(shù)：

隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。但是工業(yè)產(chǎn)品中不可避免使用到非線性負(fù)載，從而對(duì)電網(wǎng)電壓造成畸變、諧波污染、不平衡等問(wèn)題也備受關(guān)注。整流器作為變頻電源不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，可以使得網(wǎng)側(cè)輸入電流保持正弦化，減少電網(wǎng)污染。目前常見(jiàn)整流器控制方法中包括：電壓定向電流解耦雙閉環(huán)控制、電壓定向直接功率控制、單周期控制等。

針對(duì)目前常用的電壓定向電流解耦雙閉環(huán)控制方法中，電流環(huán)采用比例積分控制器。由于比例積分控制器中積分項(xiàng)的存在，導(dǎo)致實(shí)際控制產(chǎn)生延時(shí)，在負(fù)載存在瞬間變化時(shí)，整流器的輸出電壓存在一個(gè)較長(zhǎng)的波動(dòng)時(shí)間，這個(gè)波動(dòng)會(huì)引起輸出電壓上存在較大紋波。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種使得整流器的輸出電壓穩(wěn)定的整流器的控制電路。

一種整流器的控制電路，包括：輸出側(cè)電壓運(yùn)算器、電壓環(huán)比例積分控制器、電流運(yùn)算器、電流環(huán)比例控制器、輸入側(cè)電壓運(yùn)算器、濾波裝置及輸入側(cè)采集裝置；

整流器的輸出側(cè)、所述輸出側(cè)電壓運(yùn)算器、所述電壓環(huán)比例積分控制器、所述電流運(yùn)算器、所述電流環(huán)比例控制器及所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器依次連接，并且所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器連接所述整流器的控制端；所述輸出側(cè)電壓運(yùn)算器還接入?yún)⒖茧妷海?/p>

所述輸入側(cè)采集裝置包括輸入端和輸出端，所述輸入側(cè)采集裝置的輸入端連接所述整流器的輸入側(cè)，所述輸入側(cè)采集裝置的輸出端包括電流輸出端和電壓輸出端，所述電壓輸出端連接所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器；所述濾波裝置連接在所述電流輸出端與所述電流運(yùn)算器之間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輸出側(cè)電壓運(yùn)算器包括兩個(gè)輸入端及一個(gè)輸出端，所述輸出側(cè)電壓運(yùn)算器的一個(gè)輸入端連接所述整流器的輸出側(cè)，所述輸出側(cè)電壓運(yùn)算器的另一個(gè)輸入端接入?yún)⒖茧妷海?/p>

所述電壓環(huán)比例積分控制器包括輸入端和輸出端，所述電壓環(huán)比例積分控制器的輸入端連接所述輸出側(cè)電壓運(yùn)算器的輸出端；所述電壓環(huán)比例積分控制器的輸出端連接所述電流運(yùn)算器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述濾波裝置包括輸入端和輸出端，所述濾波裝置的輸入端連接所述輸入側(cè)采集裝置的所述電流輸出端；

所述電流運(yùn)算器包括兩個(gè)輸入端及一個(gè)輸出端，所述電流運(yùn)算器的一個(gè)輸入端連接所述輸出側(cè)電壓運(yùn)算器的輸出端，所述電流運(yùn)算器的另一個(gè)輸入端連接所述濾波裝置的輸出端，所述電流運(yùn)算器的輸出端連接所述整流器的控制端。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電流環(huán)比例控制器包括輸入端和輸出端，所述電流環(huán)比例控制器的輸入端連接所述電流運(yùn)算器的輸出端；

所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器包括兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器的一個(gè)輸入端連接所述電流環(huán)比例控制器的輸出端，所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器的另一個(gè)輸入端連接所述輸入側(cè)采集裝置的所述電壓輸出端，所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器的輸出端連接所述整流器的控制端。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括PWM調(diào)制器，所述整流器為三相PWM整流器；所述PWM調(diào)制器連接在所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器與所述整流器之間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輸入側(cè)采集裝置包括鎖相環(huán)及第一d-q變換模塊和第二d-q變換模塊；所述鎖相環(huán)連接在所述整流器的輸入側(cè)，并連接所述第一d-q變換模塊和所述第二d-q變換模塊；所述第一d-q變換模塊連接所述濾波裝置，所述第二d-q變換模塊連接所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一d-q變換模塊和所述第二d-q變換模塊均包括兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端；所述第一d-q變換模塊的一個(gè)輸入端和所述第二d-q變換模塊的一個(gè)輸入端均連接所述鎖相環(huán)的輸出端；所述第一d-q變換模塊的另一個(gè)輸入端輸入所述整流器的輸入側(cè)的電流，所述第二d-q變換模塊的另一個(gè)輸入端輸入所述整流器的輸入側(cè)的電壓；所述第一d-q變換模塊的輸出端連接所述濾波裝置；所述第二d-q變換模塊連接所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述濾波裝置為卡爾曼濾波器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輸出側(cè)電壓運(yùn)算器為輸出側(cè)電壓加法器，或/及，所述電流運(yùn)算器為電流加法器，或/及輸入側(cè)電壓運(yùn)算器為輸入側(cè)電壓加法器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括所述整流器。

由于整流器的輸出側(cè)、所述輸出側(cè)電壓運(yùn)算器、所述電壓環(huán)比例積分控制器、所述電流運(yùn)算器、所述電流環(huán)比例控制器及所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器依次連接，并且所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器連接所述整流器的控制端；所述輸出側(cè)電壓運(yùn)算器還接入?yún)⒖茧妷?；所述輸入?cè)采集裝置包括輸入端和輸出端，所述輸入側(cè)采集裝置的輸入端連接所述整流器的輸入側(cè)，所述輸入側(cè)采集裝置的輸出端包括電流輸出端和電壓輸出端，所述電壓輸出端連接所述輸入側(cè)電壓運(yùn)算器；所述濾波裝置連接在所述電流輸出端與所述電流運(yùn)算器之間。因此，上述整流器的控制電路基于電壓定向電流解耦雙閉環(huán)控制電路，電流環(huán)不再采用比例積分控制器，而是采用電流環(huán)比例控制器與濾波裝置相互配合的方式代替了原有的比例積分控制器，從而，提高控制電路的響應(yīng)速度，減少控制延遲，達(dá)到使得整流器的輸出電壓穩(wěn)定的有益效果。

附圖說(shuō)明

圖1為一實(shí)施例的整流器的控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為另一實(shí)施例的整流器的控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開(kāi)內(nèi)容的理解更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“或/及”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

請(qǐng)參閱圖1，一實(shí)施例的整流器的控制電路，包括：輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110、電壓環(huán)比例積分控制器120、電流運(yùn)算器130、電流環(huán)比例控制器140、輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150、濾波裝置160及輸入側(cè)采集裝置170。

整流器200的輸出側(cè)、輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110、電壓環(huán)比例積分控制器120、電流運(yùn)算器130、電流環(huán)比例控制器140及輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150依次連接，并且輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150連接整流器200的控制端；輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110還接入?yún)⒖茧妷篣ref；參考電壓Uref為整流器200為達(dá)到整流目的需要輸出的電壓的參考值，該參考值可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。

輸入側(cè)采集裝置170包括輸入端和輸出端，輸入側(cè)采集裝置170的輸入端連接整流器200的輸入側(cè)，輸入側(cè)采集裝置170的輸出端包括電流輸出端Id/Iq和電壓輸出端Ud，電壓輸出端Ud連接輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150；濾波裝置160連接在電流輸出端Id/Iq與電流運(yùn)算器130之間。

輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110為對(duì)整流器200的輸出側(cè)電壓及參考電壓Uref進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算器。該運(yùn)算器與整流器200的輸出側(cè)及參考電壓Uref連接。進(jìn)一步地，該運(yùn)算器可以為加法器，對(duì)正向輸入到該運(yùn)算器的參考電壓Uref及反向輸入到該運(yùn)算器的整流器200的輸出側(cè)電壓進(jìn)行加法運(yùn)算，從而，得到參考電壓Uref與輸出側(cè)電壓的偏差。可以理解地，該運(yùn)算器也可以為減法器，此時(shí)，參考電壓Uref和輸出側(cè)電壓均需正向輸入到該運(yùn)算器，才能得到參考電壓Uref與輸出側(cè)電壓的偏差。

電壓環(huán)比例積分控制器120為在電壓環(huán)所采用的控制器，就該控制器為比例積分控制器。該比例積分控制器對(duì)輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110的輸出結(jié)果進(jìn)行處理，得到電流環(huán)的參考電流值。需要說(shuō)明的是，該處理為利用目前已有的比例積分傳遞函數(shù)進(jìn)行處理。

輸入側(cè)采集裝置170為對(duì)整流器200的輸入側(cè)電流和輸入側(cè)電壓進(jìn)行采集、處理并輸出的裝置。輸入側(cè)采集裝置170的輸出端包括電流輸出端Id/Iq和電壓輸出端Ud，其中電流輸出端Id/Iq為輸出經(jīng)過(guò)處理的電流的輸出端，電壓輸出端Ud為經(jīng)過(guò)處理的電壓的輸出端。

濾波裝置160為對(duì)波形進(jìn)行濾波的裝置，如可以為濾波器，具體地，可以為有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器或無(wú)限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器。在本實(shí)施例中，濾波裝置160連接電流輸出端Id/Iq，對(duì)電流輸出端Id/Iq輸出的電流進(jìn)行濾波。

電流運(yùn)算器130為對(duì)電流進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算器。在本實(shí)施例中，電流運(yùn)算器130連接電壓環(huán)比例積分控制器120及濾波裝置160，對(duì)電壓環(huán)比例積分控制器120輸出的參考電流值及濾波裝置160的濾波結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算處理得到電流偏差。進(jìn)一步地，該運(yùn)算器可以為加法器，對(duì)正向輸入到該運(yùn)算器的參考電流及反向輸入到該運(yùn)算器的濾波裝置160的濾波結(jié)果，從而，得到電流偏差。可以理解地，該運(yùn)算器也可以為減法器，此時(shí)，參考電流和濾波結(jié)果均需正向輸入到該運(yùn)算器，才能得到電流偏差。

電流環(huán)比例控制器140為在電流環(huán)所采用的控制器，該控制器為比例控制器。該比例積分控制器對(duì)電流運(yùn)算器130輸出的電流偏差進(jìn)行處理，得到控制量。需要說(shuō)明的是，該處理為利用目前已有的比例傳遞函數(shù)進(jìn)行處理。

輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150為與整流器200的輸入側(cè)經(jīng)過(guò)輸入側(cè)采集裝置170連接的對(duì)電壓進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算器。在本實(shí)施例中，將輸入側(cè)采集裝置170的電壓輸出端Ud輸出的電壓作為前饋電壓，輸入到輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150。輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150對(duì)電流環(huán)比例控制器140輸出的控制量及電壓輸出端Ud輸出的前饋電壓進(jìn)行運(yùn)算處理，得到參考控制電壓。進(jìn)一步地，該運(yùn)算器可以為加法器，對(duì)正向輸入到該運(yùn)算器的控制量及前饋電壓進(jìn)行加法處理，從而，得到參考控制電壓。參考控制電壓為對(duì)整流器200進(jìn)行控制的電壓。輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150連接整流器200的控制端，從而對(duì)整流器200進(jìn)行控制。

由于整流器200的輸出側(cè)、輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110、電壓環(huán)比例積分控制器120、電流運(yùn)算器130、電流環(huán)比例控制器140及輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150依次連接，并且輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150連接整流器200的控制端；輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110還接入?yún)⒖茧妷篣ref；輸入側(cè)采集裝置170包括輸入端和輸出端，輸入側(cè)采集裝置170的輸入端連接整流器200的輸入側(cè)，輸入側(cè)采集裝置170的輸出端包括電流輸出端Id/Iq和電壓輸出端Ud，電壓輸出端Ud連接輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150；濾波裝置160連接在電流輸出端Id/Iq與電流運(yùn)算器130之間。因此，上述整流器200的控制電路基于電壓定向電流解耦雙閉環(huán)控制電路，電流環(huán)不再采用比例積分控制器，而是采用電流環(huán)比例控制器140與濾波裝置160相互配合的方式代替了原有的比例積分控制器，從而，提高控制電路的響應(yīng)速度，減少控制延遲，達(dá)到使得整流器200的輸出電壓穩(wěn)定的有益效果。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110包括兩個(gè)輸入端及一個(gè)輸出端，輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110的一個(gè)輸入端連接整流器200的輸出側(cè)，輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110的另一個(gè)輸入端接入?yún)⒖茧妷篣ref；

電壓環(huán)比例積分控制器120包括輸入端和輸出端，電壓環(huán)比例積分控制器120的輸入端連接輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110的輸出端；電壓環(huán)比例積分控制器120的輸出端連接電流運(yùn)算器130。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，濾波裝置160包括輸入端和輸出端，濾波裝置160的輸入端連接輸入側(cè)采集裝置170的電流輸出端Id/Iq；

電流運(yùn)算器130包括兩個(gè)輸入端及一個(gè)輸出端，電流運(yùn)算器130的一個(gè)輸入端連接輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110的輸出端，電流運(yùn)算器130的另一個(gè)輸入端連接濾波裝置160的輸出端，電流運(yùn)算器130的輸出端連接整流器200的控制端。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，電流環(huán)比例控制器140包括輸入端和輸出端，電流環(huán)比例控制器140的輸入端連接電流運(yùn)算器130的輸出端；

輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150包括兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150的一個(gè)輸入端連接電流環(huán)比例控制器140的輸出端，輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150的另一個(gè)輸入端連接輸入側(cè)采集裝置170的電壓輸出端Ud，輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150的輸出端連接整流器200的控制端。

請(qǐng)參閱圖2，在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括PWM調(diào)制器180，整流器200為三相PWM整流器；PWM調(diào)制器180連接在輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150與整流器200之間。從而通過(guò)PWM波的形式對(duì)整流器200進(jìn)行控制，進(jìn)一步提高輸出電壓的穩(wěn)定性。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，輸入側(cè)采集裝置170包括鎖相環(huán)171及第一d-q變換模塊172和第二d-q變換模塊173；鎖相環(huán)171連接在整流器200的輸入側(cè)，并連接第一d-q變換模塊172和第二d-q變換模塊173；第一d-q變換模塊172連接濾波裝置160，第二d-q變換模塊173連接輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150。本實(shí)施例對(duì)應(yīng)的工作過(guò)程為：通過(guò)鎖相環(huán)171得到整流器200的輸入側(cè)的相位角，第一d-q變換模塊172對(duì)整流器200的輸入側(cè)電流進(jìn)行d-q變換得到電流分量，該電流分量包括有功電流分量和無(wú)功電流分量，第二d-q變換模塊173對(duì)整流器200的輸入側(cè)電壓進(jìn)行d-q變換得到整流器200的輸入側(cè)的電壓峰值，作為前饋電壓。

具體地，第一d-q變換模塊172和第二d-q變換模塊173均包括兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端；第一d-q變換模塊172的一個(gè)輸入端和第二d-q變換模塊173的一個(gè)輸入端均連接鎖相環(huán)171的輸出端；第一d-q變換模塊172的另一個(gè)輸入端輸入整流器200的輸入側(cè)的電流，第二d-q變換模塊173的另一個(gè)輸入端輸入整流器200的輸入側(cè)的電壓；第一d-q變換模塊172的輸出端連接濾波裝置160；第二d-q變換模塊173連接輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，為了進(jìn)一步提高整流器200的輸出電壓的穩(wěn)定性，濾波裝置160為卡爾曼濾波器。如此，保證在濾波階數(shù)較小的情況下，得到更好的濾波效果，而在濾波階數(shù)較高的情況下，可以仍然可以得到使得整流器200的輸出電壓穩(wěn)定的有益效果。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，輸出側(cè)電壓運(yùn)算器110為輸出側(cè)電壓加法器，或/及，電流運(yùn)算器130為電流加法器，或/及輸入側(cè)電壓運(yùn)算器150為輸入側(cè)電壓加法器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括整流器200。

以上實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出多個(gè)變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。