[发明专利]单相整流器控制方法及系统

说明书

本发明提出一种单相整流器控制方法和控制系统。单相整流器采用电压外环、电流内环双环控制，同时结合SOGI控制，SOGI控制单元接收交流输入电压，作为SOGI控制单元的输入；SOGI控制单元的输出及直流输出电压的反馈量相比较，作为电压外环控制单元的输入；电压外环控制单元的输出作为电流内环控制单元的输入。该方法及系统基于传统的双环控制策略，引入锁相控制，可以提高锁相精度和效率，降低输入电流的总谐波畸变率，同时减小启动冲击电流。

技术领域

本发明涉及电气控制技术领域，尤其涉及一种单相整流器控制方法及系统。

背景技术

单相整流器作为列车供电系统的重要组成部分，是连接供电网与后级设备和负载等的中间桥梁，其性能的好坏对列车的安全、稳定运行至关重要。对单相整流器进行控制时，由于电气波形采样均为单相，因而进行坐标变换和锁相时，与三相系统相比存在一定的困难，尤其在对精度和速度要求较高的场合；另外随着负载的增加，直流母线电压的二次波动会对系统的安全稳定运行以及输入电流品质产生影响。

电压外环、电流内环双环控制方法为单相整流器常用的控制方法，该控制方法采用PI控制器实现控制功能的实现，PI控制参数的选择对于设备运行性能至关重要。但基于传统的双环控制方法并不能解决由单相电气波形带来的控制精度降低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单相整流器的控制方法及系统，该方法及系统基于传统的双环控制策略，引入锁相控制，可以提高锁相精度和效率，降低输入电流的总谐波畸变率，同时减小启动冲击电流。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种单相整流器控制方法，用于单相整流器的控制，单相整流器采用电压外环、电流内环双环控制，包括以下步骤：

为SOGI控制单元定义SOGI传递函数：

其中，ω为谐振频率，等于单相整流器交流侧输入电压角速度；

则，引入锁相环后单相整流器系统的闭环传递函数为：

其中，k是带宽影响因数；

采用三阶积分器对SOGI传递函数进行离散化处理，

其中，y(n)为采样数组Y的第n个点，u(n)为采样数组U的第n个点，Ts为采样周期。

进而得：

其中I₁、I₂和I₃为积分器离散化因数；

对离散化处理后的SOGI传递函数进行Park变换；

Park变换公式为：

其中，d、q分别为dq坐标系下各坐标轴分量，α、β分别为αβ坐标系下各坐标轴分量，ωt为dq坐标系相对于αβ坐标系的角度。

Park变换后的输出与q轴电压给定值比较，作为锁相环控制的输入；

SOGI控制单元的输出作为电压外环控制单元的输入。

作为优选：进一步包括以下步骤：直流电压增加补偿的方法来消除由于二次波动引起的交流电流谐波，将单相整流器直流侧输出电压加上补偿电压后，反馈至电压外环控制的输入端，与电压我换控制的输入电压相减后作为电压外环控制的输入，所述补偿电压为：