CN104038030B - 一种控制母线纹波的方法、装置和*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种控制母线纹波的方法、装置和***。本发明实施例方法包括：根据整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流，然后对第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流，再采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压，对第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；最后对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，并将脉冲信号输入整流器。本发明实施例将逆变器等功率单元消耗的功率直接前馈到整流器中，可以有效减小母线纹波，并且提高母线纹波的控制效率。

Description

一种控制母线纹波的方法、装置和***

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种控制母线纹波的方法、装置和***。

背景技术

不间断电源(UPS，Uninterruptible Power System)***可以给电力电子设备提供稳定，不间断的电力供应，因其可以有效应对停电，持续欠压和持续过压等异常情况而广泛应用在各个领域的供电中。UPS***的稳压功能通常是由整流器完成，频率的稳定则由逆变器来完成。

其中，整流器给逆变器等功率单元提供稳定的直流电压，在逆变器带不平衡载时，母线电容电压会有和输出电压频率一致(例如50hz或60hz)的电压波动，即存在母线纹波。当母线纹波太大时，会影响输出电压的质量，滤波电容本身的寿命也会降低。

现有技术中，为了减小母线纹波，在母线上加入平衡电路。具体可参阅图1，图1是UPS***的电路示意图。图1中虚线框内所示为UPS中使用的平衡电路。在逆变器带不平衡载，如单相50hz载时，正母线电压VbusP和负母线电压VbusN将有50hz纹波。在输出电流的负半周，VbusP较大，VbusN较小，当VbusP大于某一阈值时开通开关器件PWM4A，正母线电容通过PWM4A和电感L放电，促使VbusP降低，VbusN升高，从而减小母线纹波，反之，当VbusN小于某一阈值时开通开关器件PWM4B，负母线电容通过PWM4B和电感L放电，促使VbusP降低，VbusN升高，从而减小母线纹波。

现有技术中必须具有至少两个开关器件(图1中的PWM4A和PWM4B)，以及至少一个电感L，这些器件会增加硬件成本和体积，并且在母线上加入平衡电路会带来开关损耗和电感的铁耗，损失了整机的效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种控制母线纹波的方法、装置和***，可以有效减小母线纹波，并且提高母线纹波的控制效率。

第一方面，本发明提供了一种控制母线纹波的方法，可包括：

获取整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流；

根据获取到的整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流；

对第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流；

采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压；

对第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；

对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，将脉冲信号输入整流器，以控制母线电容的电压。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，第二前馈电流包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值，第一前馈电压包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值；其中，采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压，具体包括：在D轴上采用第二前馈电流中的D轴前馈的电流值进行母线电压控制，得到D轴前馈的电压值；在Q轴上采用第二前馈电流中的Q轴前馈的电流值进行无功电流控制，得到Q轴前馈的电压值；在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值。

在第一方面的第二种可能的实现方式中，第二前馈电流包括：Z轴前馈的电流值，第一前馈电压包括：Z轴前馈的电压值；其中，采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压，具体包括：在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，采用第二前馈电流进行整流控制的步骤之前，还包括：获取整流输入电流，对整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

相应的，在D轴上采用第二前馈电流中的D轴前馈的电流值进行母线电压控制，得到D轴前馈的电压值，具体包括：将预设母线电压值与当前母线电压值做减法运算，得到母线电压差，并对母线电压差进行调节，得到第一输入电流；将第一输入电流与D轴前馈的电流值叠加，得到第一参考电流；将第一参考电流输入D轴电流环，使得第一参考电流与D轴整流输入电流做减法运算，得到第一输出电流，对第一输出电流进行调节，得到第一输入电压；将第一输入电压与D轴整流输入电压叠加，得到D轴前馈的电压值。

结合第一方面的第一种可能的实现方式或第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，采用第二前馈电流进行整流控制的步骤之前，还包括：获取整流输入电流，对整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

相应的，在Q轴上采用第二前馈电流中的Q轴前馈的电流值进行无功电流控制，得到Q轴前馈的电压值，具体包括：获取无功电流，并将无功电流与Q轴前馈的电流值叠加，得到第二参考电流；将第二参考电流输入Q轴电流环，使得第二参考电流与Q轴整流输入电流做减法运算，得到第二输出电流，对第二输出电流进行调节，得到第二输入电压；将第二输入电压与Q轴整流输入电压叠加，得到Q轴前馈的电压值。

结合第一方面的第一至第四中任一可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，采用第二前馈电流进行整流控制的步骤之前，还包括：获取整流输入电流，对整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值，具体包括：根据正母线电压和负母线电压获取正负母线电压差，并对正负母线电压差进行调节，得到第二输入电流；将第二输入电流与Z轴前馈的电流值叠加，得到第三参考电流；将第三参考电流输入Z轴电流环，使得第三参考电流与Z轴整流输入电流做减法运算，得到第三输出电流，对第三输出电流进行调节，得到第三输入电压；将第三输入电压与Z轴整流输入电压叠加，得到Z轴前馈的电压值。

结合第一方面、第一方面的第一至第五中任一可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，根据获取到的整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流，第一前馈电流包括A相、B相和C相前馈的瞬时电流值，具体包括：

$i_{\mathrm{InvActiveA}}=\frac{u_{\mathrm{INVA}}\·i_{\mathrm{Aactive}}}{u_{\mathrm{RECA}}}\·\mathrm{Cos}{A}_{\mathrm{INV}}$

$i_{\mathrm{InvActiveB}}=\frac{u_{\mathrm{INVB}}\·i_{\mathrm{Bactive}}}{u_{\mathrm{RECB}}}\·\mathrm{Cos}{B}_{\mathrm{INV}};$

$i_{\mathrm{InvActiveC}}=\frac{u_{\mathrm{INVC}}\·i_{\mathrm{Cactive}}}{u_{\mathrm{RECC}}}\·\mathrm{Cos}{C}_{\mathrm{INV}}$

其中，i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC分别为A相、B相和C相前馈的瞬时电流值；

u_INVA、u_INVB和u_INVC分别为A相、B相和C相的逆变输出电压；

u_RECA、u_RECB和u_RECC分别为A相、B相和C相的整流输入电压；

i_Aactive、i_Bactive和i_Cactive分别为A相、B相和C相的逆变输出电流；

CosA_INV、CosB_INV和CosC_INV分别为A相、B相和C相逆变输出电压相角的余弦值。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，当第二前馈电流包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值，第一前馈电压包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值时，D轴前馈的电流值i_{d feedforward}＝i_InvActiveA，Q轴前馈的电流值i_{q feedforward}＝i_InvActiveB，Z轴前馈的电流值i_{z feedforward}＝i_InvActiveC。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，当第二前馈电流包括：Z轴前馈的电流值，第一前馈电压包括：Z轴前馈的电压值时，Z轴前馈的电流值i_{z feedforward}为：

$i_{\mathrm{zfeedforward}}=\frac{i_{\mathrm{InvActiveA}}+i_{\mathrm{InvActiveB}}+i_{\mathrm{InvActiveC}}}{3}.$

第二方面，本发明提供了一种控制母线纹波的装置，可包括：

检测单元，用于获取整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流；

数据处理单元，用于根据检测单元获取到的整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流；

第一坐标变换单元，用于对第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流；

整流环路控制单元，用于采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压；

第二坐标变换单元，用于对第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；

调制发波单元，用于对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，将脉冲信号输入整流器，以控制母线电容的电压。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，第二前馈电流包括D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值，第一前馈电压包括D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值；整流环路控制单元包括：母线电压控制模块、无功电流控制模块和第一母线差控制模块；

其中，母线电压控制模块，具体用于在D轴上采用第二前馈电流中的D轴前馈的电流值进行母线电压控制，得到D轴前馈的电压值；无功电流控制模块，用于在Q轴上采用第二前馈电流中的Q轴前馈的电流值进行无功电流控制，得到Q轴前馈的电压值；第一母线差控制模块，用于在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值。

在第二方面的第二种可能的实现方式中，第二前馈电流包括：Z轴前馈的电流值，第一前馈电压包括：Z轴前馈的电压值；整流环路控制单元包括：第二母线差控制模块，其中，第二母线差控制模块，用于在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，检测单元，还用于获取整流输入电流；该装置还包括：第三坐标变换单元，用于对整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

母线电压控制模块，用于将预设母线电压值与当前母线电压值做减法运算，得到母线电压差，并对母线电压差进行调节，得到第一输入电流；将第一输入电流与D轴前馈的电流值叠加，得到第一参考电流；将第一参考电流输入D轴电流环，使得第一参考电流与D轴整流输入电流做减法运算，得到第一输出电流，对第一输出电流进行调节，得到第一输入电压；将第一输入电压与D轴整流输入电压叠加，得到D轴前馈的电压值。

结合第二方面的第一种可能的实现方式或第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，检测单元，还用于获取整流输入电流；该装置还包括：第四坐标变换单元，用于对整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

无功电流控制模块，用于获取无功电流，并将无功电流与Q轴前馈的电流值叠加，得到第二参考电流；将第二参考电流输入Q轴电流环，使得第二参考电流与Q轴整流输入电流做减法运算，得到第二输出电流，对第二输出电流进行调节，得到第二输入电压；将第二输入电压与Q轴整流输入电压叠加，得到Q轴前馈的电压值。

结合第二方面的第一种可能的实现方式、第三种可能的实现方式或第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，检测单元，还用于获取整流输入电流；该装置还包括：第五坐标变换单元，对整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

第一母线差控制模块，用于根据正母线电压和负母线电压获取正负母线电压差，并对正负母线电压差进行调节，得到第二输入电流；将第二输入电流与Z轴前馈的电流值叠加，得到第三参考电流；将第三参考电流输入Z轴电流环，使得第三参考电流与Z轴整流输入电流做减法运算，得到第三输出电流，对第三输出电流进行调节，得到第三输入电压；将第三输入电压与Z轴整流输入电压叠加，得到Z轴前馈的电压值。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，检测单元，还用于获取整流输入电流；

所述装置还包括：第六坐标变换单元，对整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

第二母线差控制模块，用于根据正母线电压和负母线电压获取正负母线电压差，并对正负母线电压差进行调节，得到第二输入电流；将第二输入电流与Z轴前馈的电流值叠加，得到第三参考电流；将第三参考电流输入Z轴电流环，使得第三参考电流与Z轴整流输入电流做减法运算，得到第三输出电流，对第三输出电流进行调节，得到第三输入电压；将第三输入电压与Z轴整流输入电压叠加，得到Z轴前馈的电压值。

结合第二方面或第二方面的第一至第六中任一可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，第一前馈电流包括A相、B相和C相前馈的瞬时电流值，其中，数据处理单元，具体用于做如下数据处理：

$i_{\mathrm{InvActiveA}}=\frac{u_{\mathrm{INVA}}\·i_{\mathrm{Aactive}}}{u_{\mathrm{RECA}}}\·\mathrm{Cos}{A}_{\mathrm{INV}}$

$i_{\mathrm{InvActiveB}}=\frac{u_{\mathrm{INVB}}\·i_{\mathrm{Bactive}}}{u_{\mathrm{RECB}}}\·\mathrm{Cos}{B}_{\mathrm{INV}};$

$i_{\mathrm{InvActiveC}}=\frac{u_{\mathrm{INVC}}\·i_{\mathrm{Cactive}}}{u_{\mathrm{RECC}}}\·\mathrm{Cos}{C}_{\mathrm{INV}}$

其中，i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC分别为A相、B相和C相前馈的瞬时电流值；

u_INVA、u_INVB和u_INVC分别为A相、B相和C相的逆变输出电压；

u_RECA、u_RECB和u_RECC分别为A相、B相和C相的整流输入电压；

i_Aactive、i_Bactive和i_Cactive分别为A相、B相和C相的逆变输出电流；

CosA_INV、CosB_INV和CosC_INV分别为A相、B相和C相逆变输出电压相角的余弦值。

结合第二方面的第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，当第二前馈电流包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值，第一前馈电压包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值时，D轴前馈的电流值i_{d feedforward}＝i_InvActiveA，Q轴前馈的电流值i_{q feedforward}＝i_InvActiveB，Z轴前馈的电流值i_{z feedforward}＝i_InvActiveC。

结合第二方面的第七种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，当第二前馈电流包括：Z轴前馈的电流值，第一前馈电压包括：Z轴前馈的电压值时，Z轴前馈的电流值i_{z feedforward}为：

$i_{\mathrm{zfeedforward}}=\frac{i_{\mathrm{InvActiveA}}+i_{\mathrm{InvActiveB}}+i_{\mathrm{InvActiveC}}}{3}.$

第三方面，本发明提供了一种控制母线纹波的***，可包括：整流器、逆变器和如第二方面提供的控制母线纹波的装置。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例可以根据整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流，然后对第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流，再采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压，对第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；最后对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，并将脉冲信号输入整流器。本发明实施例将逆变器等功率单元消耗的功率直接前馈到整流器中，使得整流器和逆变器的N线电流基本相同，即母线电容中点流到逆变器N线之间的电流最小，从而有效减小母线纹波，提高了整流器的动态性能，并且提高了母线纹波的控制效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中不间断电源***的电路示意图；

图2是本发明实施例中控制母线纹波的方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中对第一前馈电流进行坐标变换的一个坐标变换示意图；

图4是本发明实施例中对第一前馈电压进行坐标变换的一个坐标变换示意图；

图5是本发明实施例中对第二前馈电流进行整流控制的一个结构示意图；

图6是本发明实施例中对整流输入电流进行坐标变换的坐标变换示意图；

图7是本发明实施例中对整流输入电压进行坐标变换的坐标变换示意图；

图8是本发明实施例中对第一前馈电流进行坐标变换的另一个坐标变换示意图；

图9是本发明实施例中对第一前馈电压进行坐标变换的一个坐标变换示意图；

图10是本发明实施例中对第二前馈电流进行整流控制的另一个结构示意图；

图11是本发明实施例中控制母线纹波的装置的结构示意图；

图12是本发明实施例中控制母线纹波的***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种控制母线纹波的方法，可以有效减小母线纹波，并且提高了母线纹波的控制效率。此外，还提供了相应的控制母线纹波的装置，以及相关的控制母线纹波的***。下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

本发明实施例提供的控制母线纹波的方法可适用于逆变电源***，例如不间断电源(UPS，Uninterruptible Power System)，本发明实施例以应用于UPS为例对所述方法进行分析说明，不构成对本发明的限定。其中，该UPS至少可包括整流器和逆变器，整流器会给逆变器等功率单元提供稳定的直流电压，由逆变器将该直流电压变换为交流电输出到负载。在逆变器带不平衡载时，母线电容电压会有纹波，为了控制该母线纹波，本发明实施例通过将逆变器等功率单元消耗的功率前馈到整流器的控制中。

本发明实施例提供了一种控制母线纹波的方法，其中，为了描述方便，将以控制母线纹波的装置的角度进行描述。本发明提供的一种控制母线纹波的方法，可以根据整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流，然后对第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流，再采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压，对第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，并将脉冲信号输入整流器。本发明实施例将逆变器等功率单元消耗的功率直接前馈到整流器中，使得整流器和逆变器的N线电流基本相同，即母线电容中点流到逆变器N线之间的电流最小，从而有效减小母线纹波，并且提高了母线纹波的控制效率。

请参考图2，图2为本发明实施例提供的一种控制母线纹波的方法的流程示意图，其中，所述控制母线纹波的方法可包括：

步骤101、获取整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流；

本发明实施例中控制母线纹波的装置可以连接在电网端和负载端之间，用于实时检测整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流。需说明的是，本发明以应用在三相电网中为例进行详细说明。相应的，控制母线纹波的装置可以获取到A相、B相和C相的整流输入电压、A相、B相和C相的逆变输出电压，以及A相、B相和C相的逆变输出电流。

步骤102、根据获取到的整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流，并对第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流；例如，具体可以如下：

根据步骤101检测得到的整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流，可以计算得出第一前馈电流。

在三相电网中，第一前馈电流乘以整流输入电压等于逆变输出电压和逆变输出电流的乘积，则可以将母线纹波控制在最小值。具体的，第一前馈电流包括A相前馈的瞬时电流值i_InvActiveA、B相前馈的瞬时电流值i_InvActiveB和C相前馈的瞬时电流值i_InvActiveC，计算公式可以如下：

$i_{\mathrm{InvActiveA}}=\frac{u_{\mathrm{INVA}}\·i_{\mathrm{Aactive}}}{u_{\mathrm{RECA}}}\·\mathrm{Cos}{A}_{\mathrm{INV}}$

$i_{\mathrm{InvActiveB}}=\frac{u_{\mathrm{INVB}}\·i_{\mathrm{Bactive}}}{u_{\mathrm{RECB}}}\·\mathrm{Cos}{B}_{\mathrm{INV}}$

$i_{\mathrm{InvActiveC}}=\frac{u_{\mathrm{INVC}}\·i_{\mathrm{Cactive}}}{u_{\mathrm{RECC}}}\·\mathrm{Cos}{C}_{\mathrm{INV}}$

其中，i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC分别为A相、B相和C相前馈的瞬时电流值；

u_INVA、u_INVB和u_INVC分别为A相、B相和C相的逆变输出电压；

u_RECA、u_RECB和u_RECC分别为A相、B相和C相的整流输入电压；

i_Aactive、i_Bactive和i_Cactive分别为A相、B相和C相的逆变输出电流；

CosA_INV、CosB_INV和CosC_INV分别为A相、B相和C相逆变输出电压相角的余弦值。

得到第一前馈电流后，需要将该得到的第一前馈电流前馈到整流器的控制中，但由于无法直接将第一前馈电流直接前馈到整流器中，因此需要通过控制母线纹波的装置对该第一前馈电流进行控制，使得其可以前馈到整流器的算法中。得到A相前馈的瞬时电流值i_InvActiveA、B相前馈的瞬时电流值i_InvActiveB和C相前馈的瞬时电流值i_InvActiveC后，可将i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC进行ABC/DQZ的坐标变换，得到第二前馈电流，其中，第二前馈电流包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值。

应当理解的是，进行ABC/DQZ的坐标变换的具体实施可参阅现有技术，此处不再赘述。

步骤103、采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压，对第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；例如，具体可以如下：

步骤102得到D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值后，分别在旋转坐标的D轴、Q轴和Z轴上对D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值进行整流控制，得到第一前馈电压，其中，第一前馈电压包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值。

需说明的是，在步骤103之前，还可以包括：获取整流输入电流，对该整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，该整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括A相、B相和C相的整流输入电压。

其中，采用第二前馈电流进行整流控制，例如，具体可以在旋转坐标的D轴、Q轴和Z轴上分别进行母线电压控制、无功电流控制和母线差控制，进而得到D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值。例如，可以在D轴上进行母线电压控制、Q轴上进行无功电流控制，以及在Z轴上进行母线差控制，其具体实施将在下面实施例中进行详细描述，此处不再赘述。应当理解的是，对每个旋转坐标轴具体是进行母线电压控制、无功电流控制或母线差控制不做具体限制，具体不构成对本发明的限定。

得到D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值后，可将D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值进行DQZ/ABC的坐标变换，得到第二前馈电压，其中，第二前馈电压包括：A相、B相和C相前馈的电压值。

应当理解的是，进行DQZ/ABC的坐标变换的具体实施可参阅现有技术，此处不再赘述。

步骤104、对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，将该脉冲信号输入整流器，以控制母线电容的电压。

对第二前馈电压进行调制，会得到调制波，然后经过调制算法生成脉冲信号。需说明的是，对于如何对电压进行调制，得到调制波，并经过调制算法生成脉冲信号的过程不做限定，其具体实施可参见现有技术，此处不再赘述。

其中，生成的该脉冲信号可以是脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)脉冲信号。那么，对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，具体可以包括：对A相、B相和C相前馈的电压值进行脉冲宽度调制，得到PWM脉冲信号。

将产生的PWM脉冲信号发送给整流器，可以控制整流器桥臂中点电压，从而控制电网侧和整流器之间的电感L的电流的幅值和相位，即保证整流器输入的功率因数为1，又保证母线电压和以及母线电压差。

由上可知，本发明实施例可以根据整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流，然后对第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流，再采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压，对第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；最后对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，将脉冲信号输入整流器。本发明实施例将逆变器等功率单元消耗的功率直接前馈到整流器中，使得整流器和逆变器的N线电流基本相同，即母线电容中点流到逆变器N线之间的电流最小，从而有效减小母线纹波，提高了整流器的动态性能，并且提高了母线纹波的控制效率。

应当理解的是，可以通过瞬时功率前馈和N线电流前馈来控制母线纹波，其中，瞬时功率前馈，是在D轴、Q轴和Z轴上分别进行母线电压控制、无功电流控制和母线差控制，即旋转坐标的D轴、Q轴和Z轴均进行变换，且均不为0。而N线电流前馈，只在Z轴上进行母线差控制，只对旋转坐标的Z轴进行变换。

为了更好地理解上述方案，本发明分别以具体应用例对上述方案进行详细描述：

当进行瞬时功率前馈时，具体可以包括如下步骤：

步骤201、分别获取u_INVA、u_INVB、u_INVC、u_RECA、u_RECB、u_RECC、i_Aactive、i_Bactive和i_Cactive；

其中，u_INVA、u_INVB和u_INVC分别为A相、B相和C相的逆变输出电压，u_RECA、u_RECB和u_RECC分别为A相、B相和C相的整流输入电压，i_Aactive、i_Bactive和i_Cactive分别为A相、B相和C相的逆变输出电流。

步骤202、计算i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC，计算公式如下：

$i_{\mathrm{InvActiveA}}=\frac{u_{\mathrm{INVA}}\·i_{\mathrm{Aactive}}}{u_{\mathrm{RECA}}}\·\mathrm{Cos}{A}_{\mathrm{INV}}$

$i_{\mathrm{InvActiveB}}=\frac{u_{\mathrm{INVB}}\·i_{\mathrm{Bactive}}}{u_{\mathrm{RECB}}}\·\mathrm{Cos}{B}_{\mathrm{INV}}$

$i_{\mathrm{InvActiveC}}=\frac{u_{\mathrm{INVC}}\·i_{\mathrm{Cactive}}}{u_{\mathrm{RECC}}}\·\mathrm{Cos}{C}_{\mathrm{INV}}$

其中，i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC分别为A相、B相和C相前馈的瞬时电流值，CosA_INV、CosB_INV和CosC_INV分别为A相、B相和C相逆变输出电压相角的余弦值。

步骤203、对i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC进行ABC/DQZ坐标变换，得到i_{d feedforward}、i_{q feedforward}和i_{z feedforward}；

具体可参阅图3，图3是对第一前馈电流进行坐标变换的坐标变换示意图。其中，i_{d feedforward}、i_{q feedforward}和i_{z feedforward}分别为D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值，在某些实施方式中，i_{d feedforward}＝i_InvActiveA，i_{q feedforward}＝i_InvActiveB，i_{z feedforward}＝i_InvActiveC。

步骤204、采用i_{d feedforward}、i_{q feedforward}和i_{z feedforward}进行整流控制：在旋转坐标的D轴上采用i_{d feedforward}进行母线电压控制，得到D轴前馈的电压值u_d1，在旋转坐标的Q轴上采用i_{q feedforward}进行无功电流控制，得到Q轴前馈的电压值u_q1，在旋转坐标的Z轴上采用i_{z feedforward}进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值u_z1；

步骤205、对u_d1、u_q1和u_z1进行DQZ/ABC坐标变换，得到u_Afeedforward、u_{B feedforward}和u_Cfeedforward，然后对u_Afeedforward、u_{B feedforward}和u_Cfeedforward进行调制，生成脉冲信号PWM1A/1B、PWM2A/2B和PWM3A/3B，将该脉冲信号输入整流器，以控制母线电容的电压。

具体可参阅图4，图4是对第一前馈电压进行坐标变换的坐标变换示意图。u_d1、u_q1和u_z1分别为D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值，u_Afeedforward、u_{B feedforward}和u_Cfeedforward分别为A相、B相和C相前馈的电压值。

进一步地，请参阅图5，图5是采用i_{d feedforward}、i_{q feedforward}和i_{z feedforward}进行整流控制的结构示意图。

其中，在步骤204之前，还可包括：获取A相、B相和C相的整流输入电流：i_RECA、i_RECB和i_RECC，并对i_RECA、i_RECB和i_RECC进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流：i_d、i_q和i_z；对A相、B相和C相的整流输入电压：u_RECA、u_RECB和u_RECC进行ABC/DQZ坐标变换后得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压：v_d、v_q和v_z。具体可参阅图6和图7，图6是对整流输入电流进行ABC/DQZ坐标变换的坐标变换示意图，图7是对整流输入电压进行ABC/DQZ坐标变换的坐标变换示意图。

请参阅图5，并可一并参阅图3、4、6和7，具体的，步骤204，采用i_{d feedforward}、i_{q feedforward}和i_{z feedforward}进行整流控制，具体可包括：

步骤204-1、在旋转坐标的D轴上，采用i_{d feedforward}进行母线电压控制，得到D轴前馈的电压值u_d1，具体可包括：

将预设母线电压值v_{bus_ref}与当前母线电压值v_bus做减法运算，得到母线电压差，并对母线电压差进行比例(P，proportional)调节，得到第一输入电流；

将第一输入电流与D轴前馈的电流值i_{d feedforward}叠加，得到第一参考电流i_dref；

将第一参考电流i_dref输入D轴电流环，使得i_dref与D轴整流输入电流i_d做减法运算，得到第一输出电流，对第一输出电流进行比例和积分(PI，proportional and Integral)调节，得到第一输入电压，将第一输入电压与D轴整流输入电压v_d叠加，得到D轴前馈的电压值u_d1。

需说明的是，在旋转坐标的D轴上进行母线电压控制，使得在母线电容的电压波动时，可以平衡母线电容的电压，使得母线电容的电压稳定并接近预设母线电容电压。

步骤204-2、在旋转坐标的Q轴上，采用i_{q feedforward}进行无功电流控制，得到Q轴前馈的电压值波u_q2，具体可包括：

获取无功电流i_cq，并将i_cq与Q轴前馈的电流值i_{q feedforward}叠加，得到第二参考电流i_qref；

将第二参考电流i_qref输入Q轴电流环，使得i_qref与Q轴整流输入电流i_q做减法运算，得到第二输出电流，对第二输出电流进行PI调节，得到第二输入电压，将第二输入电压与Q轴整流输入电压v_q叠加，得到Q轴前馈的电压值u_q1。

需说明的是，在旋转坐标的Q轴上进行无功电流控制，即获取无功电流i_cq并加入控制中，可以补偿整流滤波电容C对电网端功率因数的影响，使得功率因数接近1。

步骤204-3、在旋转坐标的Z轴上，采用i_{z feedforward}进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值u_z2，具体可包括：

根据正母线电压和负母线电压获取当前正负母线电压差△v_p-n，并对正负母线电压差进行P调节，得到第二输入电流；具体的，获取到△v_p-n后，需要将当前正负母线电压差△v_p-n与预设正负母线电压差△v_ref做减法运算，但是△v_ref为0，故可直接对△v_p-n进行P调节。

将第二输入电流与Z轴前馈的电流值i_{z feedforward}叠加，得到第三参考电流i_zref；

将第三参考电流i_zref输入Z轴电流环，使得i_zref与Z轴整流输入电流i_z做减法运算，得到第三输出电流，对第三输出电流进行PI调节，得到第一输入电压，将第一输入电压与Z轴整流输入电压v_z叠加，得到Z轴前馈的电压值u_z1。

需说明的是，在旋转坐标的Z轴上进行母线差稳态控制，使得在母线电容的中点接中线N时，例如当逆变器带瞬间的不平衡载时(例如，短时间内突投L或LR载)，会造成正负母线长时间的不平衡，或造成单边母线电容过压失效，并且当正负母线电容有差异时，可以平衡正负母线，使得正负母线电压值稳定并接近相等，即正负母线电压差△v_p-n为0。

需说明的是，步骤204-1、204-2和204-3时序无关。

综上，本发明实施例采用i_{d feedforward}、i_{q feedforward}和i_{z feedforward}进行整流控制后，能够保证整流输入每一相(A相、B相和C相)为单位功率因数，当逆变带单相载的情况，如A相逆变带载，则使得整流输入A相电流增大，最终整流产生的N线电流和逆变产生的N线电流相互抵消，使得单相载下流入电容中点的电流很小，从而减小单边母线纹波。

当进行N线电流前馈时，具体可以包括如下步骤：

步骤301～302可参考步骤201～202，其执行同理，此处不再赘述。

步骤303、对i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC进行ABC/DQZ坐标变换，得到i_{z feedforward}；其中， $i_{\mathrm{zfeedforward}}=\frac{i_{\mathrm{InvActiveA}}+i_{\mathrm{InvActiveB}}+i_{\mathrm{InvActiveC}}}{3};$

具体可参阅图8，图8是对第一前馈电流进行坐标变换的另一个坐标变换示意图。其中，i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC是A相、B相和C相前馈的电流值，i_{z feedforward}是Z轴前馈的电流值。

步骤304、在旋转坐标的Z轴上采用i_{z feedforward}进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值u_z1；

步骤305、对u_z1进行DQZ/ABC坐标变换，得到u_Cfeedforward，对u_Cfeedforward进行调制，生成脉冲信号PWM1A/1B、PWM2A/2B和PWM3A/3B，将该脉冲信号输入整流器，以控制母线电容的电压。

具体可参阅图9，图9是对第一前馈电流进行坐标变换的另一个坐标变换示意图。其中，u_z1是Z轴前馈的电压值，u_Cfeedforward是C相前馈的电压值。

进一步地，请参阅图10，图10是采用i_{z feedforward}进行整流控制的结构示意图。

其中，在步骤304之前，至少还可包括：获取A相、B相和C相的整流输入电流：i_RECA、i_RECB和i_RECC，并进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流：i_d、i_q和i_z；对A相、B相和C相的整流输入电压：u_RECA、u_RECB和u_RECC进行ABC/DQZ坐标变换后得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压：v_d、v_q和v_z。具体可参阅图6和图7，图6是对整流输入电流进行ABC/DQZ坐标变换的坐标变换示意图，图7是对整流输入电压进行ABC/DQZ坐标变换的坐标变换示意图。

请参阅图10，并可一并参阅图6至图9，具体的，步骤304，在旋转坐标的Z轴上采用i_{z feedforward}进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值u_z1，具体可包括：

根据正母线电压和负母线电压获取当前正负母线电压差△v_p-n，并对正负母线电压差进行P调节，得到第二输入电流；具体的，获取到△v_p-n后，需要将当前正负母线电压差△v_p-n与预设正负母线电压差△v_ref做减法运算，但是△v_ref为0，故可直接对△v_p-n进行P调节。

将第二输入电流与Z轴前馈的电流值i_{z feedforward}叠加，得到第三参考电流i_zref；

将第三参考电流i_zref输入Z轴电流环，使得i_zref与Z轴整流输入电流i_z做减法运算，得到第三输出电流，对第三输出电流进行PI调节，得到第一输入电压，将第一输入电压与Z轴整流输入电压v_z叠加，得到Z轴前馈的电压值u_z1。

综上，本发明实施例采用i_{z feedforward}进行整流控制后，当逆变带单相载的情况，如A相逆变带载，则使得整流输入A相、B相和C相的电流同时增大，最终整流产生的N线电流和逆变产生的N线电流相互抵消，使得单相载下流入电容中点的电流很小，从而减小单边母线纹波。

需说明的是，其具体实施可参阅上述实施例，此处不再赘述。

为便于更好的实施本发明实施例提供的控制母线纹波的方法，本发明实施例还提供一种基于上述控制母线纹波的方法的装置。其中名词的含义与上述控制母线纹波的方法中相同，具体实现细节可以参考方法实施例中的说明。

为了更好的实施上述方案，本实施例提供了一种控制母线纹波的装置400，具体可以参阅图11。

一种控制母线纹波的装置400，具体可以包括：检测单元401、数据处理单元402、第一坐标变换单元403、整流环路控制单元404、第二坐标变换单元405和调制发波单元406。

检测单元401，用于获取整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流；

数据处理单元402，用于根据检测单元401获取到的整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流；

第一坐标变换单元403，用于对第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流；

整流环路控制单元404，用于采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压；

第二坐标变换单元405，用于对第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；

调制发波单元406，用于对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，将脉冲信号输入整流器，以控制母线电容的电压。

第二前馈电压包括：A相、B相和C相前馈的电压值；相应的，调制发波单元406，用于对A相、B相和C相前馈的电压值进行脉冲调制，得到脉冲宽度调制(PWM，Pulse WidthModulation)脉冲信号，将PWM脉冲信号输入整流器，以控制母线电容的电压。将产生的PWM脉冲信号发送给整流器，可以控制整流器桥臂中点电压，从而控制电网侧和整流器之间的电感L的电流的幅值和相位，即保证整流器输入的功率因数为1，又保证母线电压和以及母线电压差。

进一步地，本发明实施例中的检测单元401，还用于获取整流输入电流，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流。

其中，第一前馈电流包括A相、B相和C相前馈的瞬时电流值。数据处理单元402，具体用于做如下数据处理：

$i_{\mathrm{InvActiveA}}=\frac{u_{\mathrm{INVA}}\·i_{\mathrm{Aactive}}}{u_{\mathrm{RECA}}}\·\mathrm{Cos}{A}_{\mathrm{INV}}$

$i_{\mathrm{InvActiveB}}=\frac{u_{\mathrm{INVB}}\·i_{\mathrm{Bactive}}}{u_{\mathrm{RECB}}}\·\mathrm{Cos}{B}_{\mathrm{INV}}$

$i_{\mathrm{InvActiveC}}=\frac{u_{\mathrm{INVC}}\·i_{\mathrm{Cactive}}}{u_{\mathrm{RECC}}}\·\mathrm{Cos}{C}_{\mathrm{INV}}$

其中，i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC分别为A相、B相和C相前馈的瞬时电流值；

u_INVA、u_INVB和u_INVC分别为A相、B相和C相的逆变输出电压；

u_RECA、u_RECB和u_RECC分别为A相、B相和C相的整流输入电压；

i_Aactive、i_Bactive和i_Cactive分别为A相、B相和C相的逆变输出电流；

CosA_INV、CosB_INV和CosC_INV分别为A相、B相和C相逆变输出电压相角的余弦值。

应当理解的是，可以通过瞬时功率前馈和N线电流前馈来控制母线纹波，其中，瞬时功率前馈，是在D轴、Q轴和Z轴上分别设置母线电压控制模块、无功电流控制模块和第一母线差控制模块，是在旋转坐标的D轴、Q轴和Z轴均进行变换，且均不为0。而N线电流前馈，只在Z轴上设置第二母线差控制模块，只对旋转坐标的Z轴进行变换。

当通过瞬时功率前馈时，第一前馈电流包括：A相、B相和C相前馈的瞬时电流值，第二前馈电流包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值，第一前馈电压包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值。

相应的，整流环路控制单元包括：母线电压控制模块、无功电流控制模块和第一母线差控制模块，母线电压控制模块，用于在D轴上采用第二前馈电流中的D轴前馈的电流值进行母线电压控制，得到D轴前馈的电压值；无功电流控制模块，用于在Q轴上采用第二前馈电流中的Q轴前馈的电流值进行无功电流控制，得到Q轴前馈的电压值；第一母线差控制模块，用于在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值。

在某些实施方式中，第二前馈电流包括D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值：i_{d feedforward}、i_{q feedforward}和i_{z feedforward}，其中，i_{d feedforward}＝i_InvActiveA，i_{q feedforward}＝i_InvActiveB，i_{z feedforward}＝i_InvActiveC。

本发明实施例还可包括：第三坐标变换单元，用于对整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压，并将经过第三坐标变换单元进行坐标变换后的D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流，以及D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压分别输入到第一母线电压控制模块中。本发明实施例还可包括：第四坐标变换单元，用于对整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压，并将经过第四坐标变换单元进行坐标变换后的D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流，以及D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压分别输入到无功电流控制模块中。本发明实施例还可包括：第五坐标变换单元，用于对整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压，并将经过第五坐标变换单元进行坐标变换后的D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流，以及D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压分别输入到第一母线差控制模块中。

需说明的是，第三坐标变换单元、第四坐标变换单元和第五坐标变换单元均是对整流输入电流和整流输入电压进行坐标变换，“第三”、“第四”、“第五”是用于区别类似的对象，上述三者可以是同一个坐标变换单元。

具体的，母线电压控制模块，用于在旋转坐标的D轴上，采用i_{d feedforward}进行母线电压控制，得到D轴前馈的电压值u_d1，具体可包括：将预设母线电压值v_{bus_ref}与当前母线电压值v_bus做减法运算，得到母线电压差，并对母线电压差进行比例(P，proportional)，得到第一输入电流；将第一输入电流与D轴前馈的电流值i_{d feedforward}叠加，得到第一参考电流i_dref；将第一参考电流i_dref输入D轴电流环，使得i_dref与D轴整流输入电流i_d做减法运算，得到第一输出电流，对第一输出电流进行比例和积分(PI，proportional and Integral)调节，得到第一输入电压，将第一输入电压与D轴整流输入电压v_d叠加，得到D轴前馈的电压值u_d1。

无功电流控制模块，用于在旋转坐标的Q轴上，采用i_{q feedforward}进行无功电流控制，得到Q轴前馈的电压值波u_q2，具体可包括：获取无功电流i_cq，并将i_cq与Q轴前馈的电流值i_{q feedforward}叠加，得到第二参考电流i_qref；将第二参考电流i_qref输入Q轴电流环，使得i_qref与Q轴整流输入电流i_q做减法运算，得到第二输出电流，对第二输出电流进行PI调节，得到第二输入电压，将第二输入电压与Q轴整流输入电压v_q叠加，得到Q轴前馈的电压值u_q1。

第一母线差控制模块，用于在旋转坐标的Z轴上，采用i_{z feedforward}进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值u_z2，具体可包括：根据正母线电压和负母线电压获取当前正负母线电压差△v_p-n，并对正负母线电压差进行P调节，得到第二输入电流；具体的，获取到△v_p-n后，需要将当前正负母线电压差△v_p-n与预设正负母线电压差△v_ref做减法运算，但是△v_ref为0，故可直接对△v_p-n进行P调节。将第二输入电流与Z轴前馈的电流值i_{z feedforward}叠加，得到第三参考电流i_zref；将第三参考电流i_zref输入Z轴电流环，使得i_zref与Z轴整流输入电流i_z做减法运算，得到第三输出电流，对第三输出电流进行PI调节，得到第一输入电压，将第一输入电压与Z轴整流输入电压v_z叠加，得到Z轴前馈的电压值u_z1。

当通过N线电流前馈时，第一前馈电流包括A相、B相和C相前馈的瞬时电流值，第二前馈电流包括：Z轴前馈的电流值，第一前馈电压包括：Z轴前馈的电压值。

相应的，整流环路控制单元包括：第二母线差控制模块，第二母线差控制模块，具体用于在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值。

在某些实施方式中，第二前馈电流包括Z轴前馈的电流值：i_{z feedforward}，其中， $i_{\mathrm{zfeedforward}}=\frac{i_{\mathrm{InvActiveA}}+i_{\mathrm{InvActiveB}}+i_{\mathrm{InvActiveC}}}{3}.$

本发明实施例还可包括：第六坐标变换单元，用于对整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压，并将经过第三坐标变换单元进行坐标变换后的D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流，以及D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压分别输入到第二母线电压控制模块中。

需说明的是，第六坐标变换单元与上述第三坐标变换单元、第四坐标变换单元和第五坐标变换单元均是对整流输入电流和整流输入电压进行坐标变换，上述四者可以是同一个坐标变换单元。

具体的，第二母线差控制模块，用于在旋转坐标的Z轴上采用i_{z feedforward}进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值u_z1，具体可包括：根据正母线电压和负母线电压获取当前正负母线电压差△v_p-n，并对正负母线电压差进行P调节，得到第二输入电流；具体的，获取到△v_p-n后，需要将当前正负母线电压差△v_p-n与预设正负母线电压差△v_ref做减法运算，但是△v_ref为0，故可直接对△v_p-n进行P调节。将第二输入电流与Z轴前馈的电流值i_{z feedforward}叠加，得到第三参考电流i_zref；将第三参考电流i_zref输入Z轴电流环，使得i_zref与Z轴整流输入电流i_z做减法运算，得到第三输出电流，对第三输出电流进行PI调节，得到第一输入电压，将第一输入电压与Z轴整流输入电压v_z叠加，得到Z轴前馈的电压值u_z1。

此外，整流环路控制单元还包括：比例P调节器，以及比例和积分PI调节器；P调节器，用于对母线电压差进行调节，得到第一输入电流，以及对正负母线电压差进行调节，得到第二输入电流；PI调节器，用于对第一输出电流进行调节，得到第一输入电压；对第二输出电流进行调节，得到第二输入电压；以及对第三输出电流进行调节，得到第三输入电压。

由上可知，本发明实施例可以根据整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流，然后对第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流，再采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压，对第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；最后对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，并将脉冲信号输入整流器。本发明实施例将逆变器等功率单元消耗的功率直接前馈到整流器中，使得整流器和逆变器的N线电流基本相同，即母线电容中点流到逆变器N线之间的电流最小，从而有效减小母线纹波，并且提高了母线纹波的控制效率。

此外，本发明还提供了一种控制母线纹波的***，该控制母线纹波的***具体可以是不间断电源(UPS，Uninterruptible Power System)***，本发明实施例以应用在UPS为例进行详细说明，不构成对本发明的限定。

请参阅图12，图12是本发明实施例中控制母线纹波的***的结构示意图。该控制母线纹波的***具体可包括：整流器500、逆变器600和控制母线纹波的装置400。其中，整流器500给逆变器600等功率单元提供稳定的直流电压，由逆变器600将该直流电压变换为交流电输出到负载。

控制母线纹波的装置400连接在整流器500和逆变器600之间，用于获取整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流；根据获取到的整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流；对第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流；采用第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压；对第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，将脉冲信号输入整流器，以控制母线电容的电压。

需说明的是，该控制母线纹波的装置400的具体实施可参见上述实施例，此处不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种控制母线纹波的方法、装置和***进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (20)

1.一种控制母线纹波的方法，其特征在于，包括：

获取整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流；

根据获取到的所述整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流；

对所述第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流；

采用所述第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压；

对所述第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；

对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，将所述脉冲信号输入整流器，以控制母线电容的电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二前馈电流包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值，所述第一前馈电压包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值；

其中，所述采用所述第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压，具体包括：

在D轴上采用第二前馈电流中的D轴前馈的电流值进行母线电压控制，得到D轴前馈的电压值；

在Q轴上采用第二前馈电流中的Q轴前馈的电流值进行无功电流控制，得到Q轴前馈的电压值；

在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二前馈电流包括：Z轴前馈的电流值，所述第一前馈电压包括：Z轴前馈的电压值；

其中，所述采用所述第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压，具体包括：

在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

所述在D轴上采用第二前馈电流中的D轴前馈的电流值进行母线电压控制，得到D轴前馈的电压值之前，还包括：

对所述A相、B相和C相的整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压；

获取整流输入电流，所述整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流；

对所述A相、B相和C相的整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；

所述在D轴上采用第二前馈电流中的D轴前馈的电流值进行母线电压控制，得到D轴前馈的电压值，具体包括：

将预设母线电压值与当前母线电压值做减法运算，得到母线电压差，并对所述母线电压差进行调节，得到第一输入电流；

将所述第一输入电流与所述D轴前馈的电流值叠加，得到第一参考电流；

将所述第一参考电流输入D轴电流环，使得第一参考电流与所述D轴整流输入电流做减法运算，得到第一输出电流，对所述第一输出电流进行调节，得到第一输入电压；

将所述第一输入电压与所述D轴整流输入电压叠加，得到D轴前馈的电压值。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

所述在Q轴上采用第二前馈电流中的Q轴前馈的电流值进行无功电流控制，得到Q轴前馈的电压值之前，还包括：

对所述A相、B相和C相的整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压；

获取整流输入电流，所述整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流；

对所述A相、B相和C相的整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；

所述在Q轴上采用第二前馈电流中的Q轴前馈的电流值进行无功电流控制，得到Q轴前馈的电压值，具体包括：

获取无功电流，并将所述无功电流与所述Q轴前馈的电流值叠加，得到第二参考电流；

将所述第二参考电流输入Q轴电流环，使得第二参考电流与所述Q轴整流输入电流做减法运算，得到第二输出电流，对所述第二输出电流进行调节，得到第二输入电压；

将所述第二输入电压与所述Q轴整流输入电压叠加，得到Q轴前馈的电压值。

6.根据权利要求2至5任一所述的方法，其特征在于，所述整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

所述在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值之前，还包括：

对所述A相、B相和C相的整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压；

获取整流输入电流，所述整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流；

对所述A相、B相和C相的整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；

所述在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值，具体包括：

根据正母线电压和负母线电压获取正负母线电压差，并对所述正负母线电压差进行调节，得到第二输入电流；

将所述第二输入电流与所述Z轴前馈的电流值叠加，得到第三参考电流；

将所述第三参考电流输入Z轴电流环，使得第三参考电流与Z轴整流输入电流做减法运算，得到第三输出电流，对所述第三输出电流进行调节，得到第三输入电压；

将所述第三输入电压与所述Z轴整流输入电压叠加，得到Z轴前馈的电压值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一前馈电流包括A相、B相和C相前馈的瞬时电流值；所述根据获取到的所述整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流，具体包括：

$i_{InvActiveA}=\frac{u_{INVA}\·i_{Aactive}}{u_{RECA}}\·{\mathrm{CosA}}_{INV}$

$i_{InvActiveB}=\frac{u_{INVB}\·i_{Bactive}}{u_{RECB}}\·{\mathrm{CosB}}_{INV};$

$i_{InvActiveC}=\frac{u_{INVC}\·i_{Cactive}}{u_{RECC}}\·{\mathrm{CosC}}_{INV}$

其中，i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC分别为A相、B相和C相前馈的瞬时电流值；

u_INVA、u_INVB和u_INVC分别为A相、B相和C相的逆变输出电压；

u_RECA、u_RECB和u_RECC分别为A相、B相和C相的整流输入电压；

i_Aactive、i_Bactive和i_Cactive分别为A相、B相和C相的逆变输出电流；

CosA_INV、CosB_INV和CosC_INV分别为A相、B相和C相逆变输出电压相角的余弦值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述第二前馈电流包括D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值，所述第一前馈电压包括D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值时，所述D轴前馈的电流值i_{d feedforward}＝i_InvActiveA，所述Q轴前馈的电流值i_{q feedforward}＝i_InvActiveB，所述Z轴前馈的电流值i_{z feedforwdar}＝i_InvActiveC。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述第二前馈电流包括Z轴前馈的电流值，所述第一前馈电压包括Z轴前馈的电压值时，所述Z轴前馈的电流值i_{z feedforward}为：

$i_{zfeedforward}=\frac{i_{InvActiveA}+i_{InvActiveB}+i_{InvActiveC}}{3}.$

10.一种控制母线纹波的装置，其特征在于，包括：

检测单元，用于获取整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流；

数据处理单元，用于根据所述检测单元获取到的整流输入电压、逆变输出电压和逆变输出电流得到第一前馈电流；

第一坐标变换单元，用于对所述第一前馈电流进行坐标变换，得到第二前馈电流；

整流环路控制单元，用于采用所述第二前馈电流进行整流控制，得到第一前馈电压；

第二坐标变换单元，用于对所述第一前馈电压进行坐标变换，得到第二前馈电压；

调制发波单元，用于对第二前馈电压进行调制，生成脉冲信号，将所述脉冲信号输入整流器，以控制母线电容的电压。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二前馈电流包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值，所述第一前馈电压包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值；

整流环路控制单元包括：母线电压控制模块、无功电流控制模块和第一母线差控制模块；

其中，所述母线电压控制模块，用于在D轴上采用第二前馈电流中的D轴前馈的电流值进行母线电压控制，得到D轴前馈的电压值；所述无功电流控制模块，用于在Q轴上采用第二前馈电流中的Q轴前馈的电流值进行无功电流控制，得到Q轴前馈的电压值；所述第一母线差控制模块，用于在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二前馈电流包括：Z轴前馈的电流值，所述第一前馈电压包括：Z轴前馈的电压值；

整流环路控制单元包括：第二母线差控制模块；

其中，所述第二母线差控制模块，用于在Z轴上采用第二前馈电流中的Z轴前馈的电流值进行母线差控制，得到Z轴前馈的电压值。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，

所述检测单元，还用于获取整流输入电流；

所述装置还包括：第三坐标变换单元，用于对所述整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对所述整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，所述整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，所述整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

所述母线电压控制模块，用于将预设母线电压值与当前母线电压值做减法运算，得到母线电压差，并对所述母线电压差进行调节，得到第一输入电流；将所述第一输入电流与所述D轴前馈的电流值叠加，得到第一参考电流；将所述第一参考电流输入D轴电流环，使得第一参考电流与所述D轴整流输入电流做减法运算，得到第一输出电流，对所述第一输出电流进行调节，得到第一输入电压；将所述第一输入电压与所述D轴整流输入电压叠加，得到D轴前馈的电压值。

14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，

所述检测单元，还用于获取整流输入电流；

所述装置还包括：第四坐标变换单元，用于对所述整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对所述整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，所述整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，所述整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

所述无功电流控制模块，用于获取无功电流，并将所述无功电流与所述Q轴前馈的电流值叠加，得到第二参考电流；将所述第二参考电流输入Q轴电流环，使得第二参考电流与所述Q轴整流输入电流做减法运算，得到第二输出电流，对所述第二输出电流进行调节，得到第二输入电压；将所述第二输入电压与所述Q轴整流输入电压叠加，得到Q轴前馈的电压值。

15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，

所述检测单元，还用于获取整流输入电流；

所述装置还包括：第五坐标变换单元，对所述整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对所述整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，所述整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，所述整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

所述第一母线差控制模块，用于根据正母线电压和负母线电压获取正负母线电压差，并对所述正负母线电压差进行调节，得到第二输入电流；将所述第二输入电流与所述Z轴前馈的电流值叠加，得到第三参考电流；将所述第三参考电流输入Z轴电流环，使得第三参考电流与所述Z轴整流输入电流做减法运算，得到第三输出电流，对所述第三输出电流进行调节，得到第三输入电压；将所述第三输入电压与所述Z轴整流输入电压叠加，得到Z轴前馈的电压值。

16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，

所述检测单元，还用于获取整流输入电流；

所述装置还包括：第六坐标变换单元，对所述整流输入电流进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电流；对所述整流输入电压进行坐标变换，得到D轴、Q轴和Z轴的整流输入电压，其中，所述整流输入电流包括：A相、B相和C相的整流输入电流，所述整流输入电压包括：A相、B相和C相的整流输入电压；

所述第二母线差控制模块，用于根据正母线电压和负母线电压获取正负母线电压差，并对所述正负母线电压差进行调节，得到第二输入电流；将所述第二输入电流与所述Z轴前馈的电流值叠加，得到第三参考电流；将所述第三参考电流输入Z轴电流环，使得第三参考电流与所述Z轴整流输入电流做减法运算，得到第三输出电流，对所述第三输出电流进行调节，得到第三输入电压；将所述第三输入电压与所述Z轴整流输入电压叠加，得到Z轴前馈的电压值。

17.根据权利要求10-16任一所述的装置，其特征在于，所述第一前馈电流包括A相、B相和C相前馈的瞬时电流值，其中，所述数据处理单元，具体用于做如下数据处理：

$i_{InvActiveA}=\frac{u_{INVA}\·i_{Aactive}}{u_{RECA}}\·{\mathrm{CosA}}_{INV}$

$i_{InvActiveB}=\frac{u_{INVB}\·i_{Bactive}}{u_{RECB}}\·{\mathrm{CosB}}_{INV};$

$i_{InvActiveC}=\frac{u_{INVC}\·i_{Cactive}}{u_{RECC}}\·{\mathrm{CosC}}_{INV}$

其中，i_InvActiveA、i_InvActiveB和i_InvActiveC分别为A相、B相和C相前馈的瞬时电流值；

u_INVA、u_INVB和u_INVC分别为A相、B相和C相的逆变输出电压；

u_RECA、u_RECB和u_RECC分别为A相、B相和C相的整流输入电压；

i_Aactive、i_Bactive和i_Cactive分别为A相、B相和C相的逆变输出电流；

CosA_INV、CosB_INV和CosC_INV分别为A相、B相和C相逆变输出电压相角的余弦值。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，

当所述第二前馈电流包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电流值，所述第一前馈电压包括：D轴、Q轴和Z轴前馈的电压值时，所述D轴前馈的电流值i_{d feedforward}＝i_InvActiveA，所述Q轴前馈的电流值i_{q feedforward}＝i_InvActiveB，所述Z轴前馈的电流值i_{z feedforwdar}＝i_InvActiveC。

19.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，还包括：

当所述第二前馈电流包括：Z轴前馈的电流值，所述第一前馈电压包括：Z轴前馈的电压值时，所述Z轴前馈的电流值i_{z feedforward}为：

20.一种控制母线纹波的***，其特征在于，包括：

整流器、逆变器和如权利要求10-19任一所述的控制母线纹波的装置。