CN106533221B - 一种大功率通用型pwm整流器及其控制方法 - Google Patents

一种大功率通用型pwm整流器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大功率通用型PWM整流器及其控制方法，PWM整流器包括控制单元和依次相连的分档变压器、可调电感单元、预充电单元、变流器单元、可调直流单元，分档变压器为Y/dd联结结构且副边带有两个独立绕组，可调电感单元包括和两个独立绕组一一对应的两个三相铁芯式电抗器，三相铁芯式电抗器包括两个以上抽头以及用于电动切换电抗等级的无励磁分接开关，三相铁芯式电抗器串接在对应的独立绕组的后端；控制方法包括采用电压外环和电流内环的双环控制。本发明能够方便地匹配不同的电压等级及功率等级的电压型逆变器负载，而且由于能量可双向流动能够广泛应用于各类变频器作为整流单元，或为逆变器和其他直流负载提供高品质的直流电源。

Description

一种大功率通用型PWM整流器及其控制方法
技术领域
本发明涉及PWM整流器的结构及其控制方法的改进，具体涉及一种大功率通用型PWM整流器及其控制方法。
背景技术
随着我国变频器技术的不断发展，各个行业都(如新能源、轨道交通、冶金、电动汽车等)都针对各自的细分市场开发了各式各样、五花八门的变频器、逆变器。当前大功率变频器大都为电压型，采用AC-DC-AC的拓扑结构，因其开关器件的安全工作电压不同，存在很多种不同的直流电压。因此，每当需要开发一个变频器，首先需要开发其AC-DC部分。即使只需要开发一个新的逆变器，一个合适的直流电源也是进行各类研究、出厂试验的前提。因此，很有必要设计一种通用型的直流电源，减少重复开发。
目前广泛应用的PWM整流器多为电压型3相全控桥的拓扑结构(简称VSR-VoltageSource Rectifier)，前端采用电抗器储能和滤波，当其工作在单位功率因数状态时，VSR体现出Boost变换器特性。因此当PWM整流器启动时，其直流电压通常高于二极管整流时的电压，并且向上在一个小区间内可以达到较好的运行效果。如要实现宽范围调节直流电压，需在后端再增加一个DC/DC变换器。要达到直流电压宽范围可调，通常采用变压器+晶闸管整流器的办法，通过调节晶闸管的开通角的方式来达到大范围调整直流电压的目的。也可以采用调压器+二极管整流的办法实现大范围调整直流电压。但是，传统的PWM整流器因直流电压只能向上调节，故其使用范围有限。如在其后端加DC/DC变换器，则增加了***复杂性，***响应变慢，同时增加了成本。晶闸管、调压器+二极管整流的方式，都不同程度的存在网侧电压波形畸变、功率因数低、直流电压脉动大，能量不能双向流动的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够方便地匹配不同的电压等级及功率等级的电压型逆变器负载，而且由于能量可双向流动能够广泛应用于各类变频器作为整流单元，或为逆变器和其他直流负载提供高品质的直流电源的大功率通用型PWM整流器及其控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种大功率通用型PWM整流器，包括控制单元和依次相连的分档变压器、可调电感单元、预充电单元、变流器单元、可调直流单元；所述分档变压器为Y/dd联结结构且副边带有两个独立绕组，每一个独立绕组的三相输出端均设有两个以上抽头以及用于电动切换输出电压等级的第一无励磁分接开关；所述可调电感单元包括和两个独立绕组一一对应的两个三相铁芯式电抗器，所述三相铁芯式电抗器包括两个以上抽头以及用于电动切换电抗等级的第二无励磁分接开关，所述三相铁芯式电抗器串接在对应的独立绕组的后端；所述变流器单元包括两个功率单元，所述两个功率单元的交流侧通过预充电单元与可调电感单元的输出端相连，所述两个功率单元的直流侧并联连接至可调直流单元的输入端并通过可调直流单元输出直流电压，所述第一无励磁分接开关、第二无励磁分接开关、预充电单元、可调直流单元、功率单元分别与控制单元相连。
优选地，所述预充电单元包括预充电接触单元和控制接触单元，所述两个功率单元分为主功率单元和从功能单元，所述分档变压器的一个独立绕组的各相输出端依次经过可调电感单元、预充电接触单元和主功率单元的交流侧相连，所述分档变压器的另一个独立绕组的各相输出端依次经过可调电感单元、控制接触单元和从功能单元的交流侧相连，所述预充电接触单元包括主接触器KM1、从接触器KM2和功率电阻R1～R3，所述主接触器KM1串接于各相线路上，所述从接触器KM2分别串接功率电阻R1～R3后和主接触器KM1并联；所述控制接触单元包括串接于各相线路上的控制接触器KM3，所述主接触器KM1、从接触器KM2、控制接触器KM3的控制端分别与控制单元相连。
优选地，所述变流器单元的功率单元为三相全桥整流电路，所述三相全桥整流电路的开关器件为六只IGBT模块，所述六只IGBT模块的控制端分别与控制单元相连，每两只IGBT模块串联后构成一相整流桥桥臂，每一相整流桥桥臂中两只IGBT模块之间的连接部作为该相整流桥桥臂的交流输入端，每一相整流桥桥臂两端作为该相整流桥桥臂的直流输出端，每只IGBT模块上都并联布置有续流二极管，且每一个功率单元的直流侧均配置有定值的支承电容器。
优选地，所述可调直流单元包括并联布置在两个功率单元的直流侧输出母线之间的两条直流调节支路，所述直流调节支路包括电容器Ci、电阻Ri和接触器KMi，电容器Ci和接触器KMi串联连接，且电阻Ri和电容器Ci之间相互并联布置，所述接触器KMi的控制端与控制单元相连。
优选地，所述控制单元包括电网检测单元、上层控制器和两个功率单元控制器，所述电网检测单元包括直流电压传感器BV1和四个网侧电流传感器BC1～BC4，其中网侧电流传感器BC1和BC2布置于一个功率单元交流侧的A相和B相，网侧电流传感器BC3和BC4布置于另一个功率单元交流侧的A相和B相，所述直流电压传感器BV1布置于功率单元的直流侧，所述直流电压传感器BV1、网侧电流传感器BC1和BC2的输出端和一个功率单元控制器相连，且所述直流电压传感器BV1、网侧电流传感器BC3和BC4的输出端和另一个功率单元控制器相连，所述功率单元的控制端与一个功率单元控制器相连，所述两个功率单元控制器分别与上层控制器相连，所述第一无励磁分接开关、第二无励磁分接开关、预充电单元、可调直流单元分别与上层控制器相连。
本发明还提供一种前述的大功率通用型PWM整流器的控制方法，实施步骤包括：
1)控制单元获取功率单元的直流侧的直流电压实际值udc，获取直流电压实际值udc、预设的直流电压给定值两者之间的差值得到直流电压误差值△udc，将直流电压误差值△udc通过PI控制器作为d轴电流id的修正量id1；将预设的直流电压给定值和预设的电流给定值相乘作为给定功率，控制单元进行功率前馈计算得到d轴电流id的预估量id0；将d轴电流id的修正量id1和预估量id0之和作为电流内环的输入控制量；
2)控制单元获取功率单元的交流侧电流和网侧电压us，分别转换到dq坐标系得到d轴电流id、q轴电流iq、d轴电压usd、q轴电压usq；在得到d轴电压usd的基础上，依次减去d轴电流id和给定值之间的差值通过PI控制后的所得值，再减去q轴电流iq、网侧电感L、电网角频率ωs三者的乘积，得到功率单元的调制电压的d轴分量ud；将d轴电流id、网侧电感L、电网角频率ωs三者的乘积，减去q轴电流iq和值为0的给定值之间的差值通过PI控制后的所得值，到功率单元的调制电压的q轴分量uq；将得到调制电压的d轴分量ud和q轴分量uq经过反dq坐标变换，再进行三相SPWM调制或SVPWM调制，得到功率单元的触发脉冲信号。
本发明大功率通用型PWM整流器具有下述优点：本发明包括控制单元和依次相连的分档变压器、可调电感单元、预充电单元、变流器单元、可调直流单元，其中述分档变压器、可调电感单元均为可调式结构，且通过两个功率单元的直流侧并联连接至可调直流单元的输入端并通过可调直流单元输出直流电压，分档变压器用于实现直流电压粗调，控制单元接收用户指令实现直流电压的细调，分档变压器为Y/dd联结结构且副边带有两个独立绕组，使得两个功率单元的主回路相对独立，避免功率单元并联运行时可能产生的环流，通过功率单元的并联实现大电流输出，通过可调电感单元满足不同的电流跟踪指标，通过可调直流单元适应不同负载的扰动，能够方便地匹配不同的电压等级及功率等级的电压型逆变器负载，而且由于能量可双向流动能够广泛应用于各类变频器作为整流单元，或为逆变器和其他直流负载提供高品质的直流电源。
附图说明
图1为本发明实施例PWM整流器的电路原理结构示意图。
图2为本发明实施例控制单元的原理结构示意图。
图3为本发明实施例PWM整流器的外环控制原理示意图。
图4为本发明实施例PWM整流器的内环控制原理示意图。
图例说明：1、分档变压器；2、可调电感单元；3、预充电单元；31、预充电接触单元；32、控制接触单元；4、变流器单元；41、功率单元；5、可调直流单元；6、控制单元；61、上层控制器；62、功率单元控制器。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的大功率通用型PWM整流器包括控制单元6和依次相连的分档变压器1、可调电感单元2、预充电单元3、变流器单元4、可调直流单元5；分档变压器1为Y/dd联结结构且副边带有两个独立绕组，每一个独立绕组的三相输出端均设有两个以上抽头以及用于电动切换输出电压等级的第一无励磁分接开关；可调电感单元2包括和两个独立绕组一一对应的两个三相铁芯式电抗器，三相铁芯式电抗器包括两个以上抽头以及用于电动切换电抗等级的第二无励磁分接开关，三相铁芯式电抗器串接在对应的独立绕组的后端；变流器单元4包括两个功率单元41，两个功率单元41的交流侧通过预充电单元3与可调电感单元2的输出端相连，两个功率单元41的直流侧并联连接至可调直流单元5的输入端并通过可调直流单元5输出直流电压，第一无励磁分接开关、第二无励磁分接开关、预充电单元3、可调直流单元5、功率单元41分别与控制单元6相连。参见图1，本实施例中变流器单元4包括两个功率单元41，两个功率单元41的交流侧独立、直流侧并联，控制单元6与功率单元41相连，控制单元6实现对功率单元41的控制与监测。
在本实施例大功率通用型PWM整流器工作时，可以根据需要的最高直流电压，选取合适的功率单元41的IGBT模块和功率单元41拓扑结构，再根据IGBT模块选取最高的变压器档位；根据需要的最低直流电压，选取最低的变压器档位。变压器最高档位和最低档位之间，可根据实际需求再分成若干个档位。
为获得更大电流输出，分档变压器1采用副边多绕组，功率单元41的交流侧独立直流侧并联的设计。分档变压器1的副边独立绕组的数量与功率单元41的数量相同，并且功率单元41数量根据设计最大输出电流与单个功率单元41安全工作电流选取。本实施例中，分档变压器1用于实现直流电压粗调，控制单元6接收用户指令实现直流电压的细调，通过功率单元41的并联实现大电流输出，通过可调电感单元2满足不同的电流跟踪指标，通过可调直流单元5适应不同负载的扰动，分档变压器1原边接入三相相工作电源，副边为具备若干个抽头的干式变压器，采用第一无励磁分接开关实现电压等级的电动切换，副边独立绕组数量根据选取的功率单元数量配置。分档变压器1为Y/dd联结结构且副边带有两个独立绕组，使得两个功率单元41的主回路相对独立，避免功率单元并联运行时可能产生的环流。本实施例中分档变压器1设置了3个档位，分别为AC960V、AC1600V、AC2021V，并由第一无励磁分接开关实现远程电动调整。分档变压器1原边容量按本发明需要的最大直流功率设计，副边容量按功率单元最高安全工作电压、最大安全工作电流设计。***运行时需要的同步信号由安装在原边的同步变压器TV1、TV2(参见图1)提供。
为获得更好的电流跟踪指标和网侧谐波指标，在功率单元41交流侧串接可调电感单元2，可调电感单元2由具备若干个抽头，由第二无励磁分接开关实现电感调节。本实施例中，可调电感单元2包括和两个独立绕组一一对应的两个三相铁芯式电抗器，电抗器数量与变压器副边的独立绕组数量相同，三相铁芯式电抗器具备若干个抽头，采用与分档变压器1的第一无励磁分接开关相同的技术，实现电感量的电动调节。本实施例中，可调电感单元2包括和两个独立绕组一一对应的两个三相铁芯式电抗器L1\L2，三相铁芯式电抗器带4个抽头，每个抽头电感值分别为0.8mH、1.5mH、2.1mH、3.5mH。电抗器配置第二无励磁分接开关实现电感远程电动调节。
如图1所示，预充电单元3包括预充电接触单元31和控制接触单元32，两个功率单元41分为主功率单元M1和从功能单元M2，分档变压器1的一个独立绕组的各相输出端依次经过可调电感单元2、预充电接触单元31和主功率单元M1的交流侧相连，分档变压器1的另一个独立绕组的各相输出端依次经过可调电感单元2、控制接触单元32和从功能单元M2的交流侧相连，预充电接触单元31包括主接触器KM1、从接触器KM2和功率电阻R1～R3，主接触器KM1串接于各相线路上，从接触器KM2分别串接功率电阻R1～R3后和主接触器KM1并联；控制接触单元32包括串接于各相线路上的控制接触器KM3，主接触器KM1、从接触器KM2、控制接触器KM3的控制端分别与控制单元6相连。预充电单元3用于给变流器单元4的功率单元41进行预充电，主功率单元M1设计为一个，因此预充电接触单元31只需要设计一组，从功能单元M2可以设计为多个，因此控制接触单元32对应设置多组即可。给主回路送电时，先闭合从接触器KM2，电源通过功率电阻R1～R3，功率单元41的续流二极管向直流侧的支撑电容充电，当直流电压达到合适值时，再闭合主接触器KM1\控制接触器KM3接通电抗器完成主回路送电。此外，预充电单元3也可以简化为单相接触器和单个功率电阻的组合，其工作过程相同。
如图1所示，变流器单元4的功率单元41为三相全桥整流电路，三相全桥整流电路的开关器件为六只IGBT模块，六只IGBT模块的控制端分别与控制单元6相连，每两只IGBT模块串联后构成一相整流桥桥臂，每一相整流桥桥臂中两只IGBT模块之间的连接部作为该相整流桥桥臂的交流输入端，每一相整流桥桥臂两端作为该相整流桥桥臂的直流输出端，每只IGBT模块上都并联布置有续流二极管，且每一个功率单元41的直流侧均配置有定值的支承电容器。其中，IGBT模块又称绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor)，为一种由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。功率单元41接在预充电单元3的后端，其结构型式为6个带续流二极管的IGBT模块构成的三相全桥整流电路，每个功率单元41还包括固定值的支撑电容器C1和C2。功率单元41的数量根据变流器所需的最大输出电流与所选取的IGBT的安全工作电流关系选取。功率单元41也可以是其他多电平整流拓扑，但其多个功率单元直流侧为并联的型式。主功率单元M1和从功能单元M2交流侧分别接在主接触器KM1\控制接触器KM3后端，直流侧用母排将各自的正极、负极并联。功率单元41的拓扑为经典的三相全桥整流结构，其开关器件为6只IGBT(6500V/1200A)，每个IGBT模块都并联了续流二极管。每个功率单元直流侧按其容量配置一个定值的支撑电容器。
为获得更好的直流电压稳定性和匹配负载的波动，在直流侧设计可调的可调直流单元5，可调直流单元5由接触器KMi的电动投切实现容量的调节。如图1所示，可调直流单元5包括并联布置在两个功率单元41的直流侧输出母线之间的两条直流调节支路，直流调节支路包括电容器Ci、电阻Ri和接触器KMi，电容器Ci和接触器KMi串联连接，且电阻Ri和电容器Ci之间相互并联布置，接触器KMi的控制端与控制单元6相连。参见图1，其中第一条直流调节支路包括电容器C1、电阻R2和接触器KM1，第n条直流调节支路包括电容器Cn、电阻Rn和接触器KMn,接触器KMn～KMn1接收主控制器指令选择投入数量。
如图1和图2所示，控制单元6包括电网检测单元、上层控制器61和两个功率单元控制器62，电网检测单元包括直流电压传感器BV1和四个网侧电流传感器BC1～BC4，其中网侧电流传感器BC1和BC2布置于一个功率单元41(主功率单元M1)交流侧的A相和B相，网侧电流传感器BC3和BC4布置于另一个功率单元41(主功率单元M2)交流侧的A相和B相，直流电压传感器BV1布置于功率单元41的直流侧，直流电压传感器BV1、网侧电流传感器BC1和BC2的输出端和一个功率单元控制器62相连，且直流电压传感器BV1、网侧电流传感器BC3和BC4的输出端和另一个功率单元控制器62相连，功率单元41的控制端与一个功率单元控制器62相连，两个功率单元控制器62分别与上层控制器61相连，第一无励磁分接开关、第二无励磁分接开关、预充电单元3、可调直流单元5分别与上层控制器61相连。如图1所示，本实施例中配置网侧电流传感器BC1和BC2测量主功率单元M1的交流侧A/B相电流，配置网侧电流传感器BC3和BC4测量功率单元M2的交流侧A/B相电流，直流电压由BV1实现测量。
为满足用户不同的输入需求，本实施例中设计中央控制器将用户需求规划为不同的工作模式，并根据工作模式通过RS485的通讯方式发送给无励磁分接开关自动控制器，实现变压器档位、可调电感调整。如图2所示，上层控制器61还通过Profibus总线连接到中央控制器，中央控制器接收用户指令输入，判别所要的变压器档位、电感量，并通过RS485的通讯方式下发指令给无励磁分接开关自动控制器，同时用户指令通过Profibus-DP的通讯方式下发给控制单元6。控制单元6检接收中央控制器的直流电压指令，投切直流环节的电容器组数量，并根据指令范围选择对应的工作模式；控制单元6检测网侧电压和电流信号，通过dq变换实现有功功率计算，根据选择的工作模式，采用状态解耦的直流电压外环、网侧电流内环的双闭环控制策略，达到直流电压稳定在目标值、网侧电流可控的目的；控制单元6和相应的功率单元41相连，实现变流器脉冲调制宽度计算、生成，变流器的启停控制、检测故障信息、继电器逻辑控制和保护功能。
为满足用户不同的输入需求，本实施例中，上层控制器61和两个功率单元控制器62构成的主控制器将用户需求规划为不同的工作模式，并根据工作模式控制直流环节接触器实现容量调整；为满足用户不同的输入需求，利用中央控制器、主控制器逐级传递控制参数。控制程序根据传递的控制参数实时调整运行参数。本实施例中，中央控制器由工控机和PLC组成，工控机接收用户功率、直流电压指令，生成三种工作模式。中央控制器只根据用户直流电压值选择合适的变压器档位，变压器档位如表1所示，工作模式如表2所示；
表1：变压器档位表。
工作模式 变压器档位 用户指令范围V(DC)
1 960V 1500≤V≥2400
2 1600V 2400≤V≥3000
3 2021V 3000≤V≥3700
参见表1，3种工作模式的变压器档位分别为960V、1600V和2021V。
表2：工作模式表。
工作模式 闭合接触器 用户指令范围kW
a 无 0≤kW≥1000
b KMn 1000≤kW≥2000
c KMn、KMn1 2000≤kW≥3000
上层控制器61通过Profibus的通讯方式得到直流电压、功率信息。在此阶段，上层控制器61根据功率信息控制直流环节投入的电容器数量，上层控制器61还执行启停、信号测量与处理、***故障信息处理、预充电环节的逻辑控制等。功率单元控制器62接收上层控制器得到的工作模式信息，得到电压外环和电流内环的控制参数值。并采用载波错相控制来实现交流侧输入电流谐波优化，完成功率单元的稳压控制和保护。本发明实例在使用时，用户只需根据当前负载需求，在中央控制器中输入需要的直流电压值、功率值，***就可以自行选择对应变压器档位、相应的直流环节，工作模式信息，完成***的自我调节，从而适应各类不同负载的需求。经实测，本实施例的大功率通用型PWM整流器可以在DC1500～3700V，功率≤3000kW的工况下达到直流电压波动±5V～±20V，网侧电流谐波控制在THD≤5％的效果，完美匹配当前大部分大功率两电平逆变器。
除了本实施例的大功率通用型PWM整流器的前述结构以外，还可以根据需要采用更多的分档变压器1、可调电感单元2的电感档位，更多的分档变压器1副边绕组、功率单元41、可调直流单元5的支路数量，或者功率单元41采用多电平结构，可以使得本实施例的大功率通用型PWM整流器获得更高、更稳定的直流电压、更好的网侧谐波电流控制、更好的负载匹配效果，其原理与本实施例相同，在此不再赘述。
针对本实施例的大功率通用型PWM整流器，采用多个功率单元41进行载波错相控制来实现交流侧输入电流谐波优化，且用电压外环和电流内环的双环控制实现直流电压的稳定和网侧电流可控。PWM控制***的设计中，通常采用电压外环和电流内环的双环控制。电压外环是控制三相PWM整流器直流侧电压；而电流内环的作用是按照电压外环输出的电流参考值进行变流器输入电流控制。对于三相交流对称***，假定只考虑交流基波分量，则稳态dqo模型中的dq分量均为直流变量。通过选取同步旋转坐标系的d轴初始参考轴方向与电网电动势矢量重合，即变流器的交流***A相相电压初始相位角为0度，则d轴电流表示电流的有功分量，q轴电流表示电流的无功分量，分别控制id和iq就可以达到控制稳态有功和无功功率的目的。基于上述原理，本实施例大功率通用型PWM整流器的控制方法的实施步骤包括：
1)如图3所示，控制单元6获取功率单元41的直流侧的直流电压实际值udc，获取直流电压实际值udc、预设的直流电压给定值两者之间的差值得到直流电压误差值△udc，将直流电压误差值△udc通过PI控制器作为d轴电流id的修正量id1；将预设的直流电压给定值和预设的电流给定值相乘作为给定功率，控制单元6进行功率前馈计算得到d轴电流id的预估量id0；将d轴电流id的修正量id1和预估量id0之和作为电流内环的输入控制量；
2)控制单元6获取功率单元41的交流侧电流和网侧电压us，分别转换到dq坐标系得到d轴电流id、q轴电流iq、d轴电压usd、q轴电压usq；在得到d轴电压usd的基础上，依次减去d轴电流id和给定值之间的差值通过PI控制后的所得值，再减去q轴电流iq、网侧电感L、电网角频率ωs三者的乘积，得到功率单元41的调制电压的d轴分量ud；将d轴电流id、网侧电感L、电网角频率ωs三者的乘积，减去q轴电流iq和值为0的给定值之间的差值通过PI控制后的所得值，到功率单元41的调制电压的q轴分量uq；将得到调制电压的d轴分量ud和q轴分量uq经过反dq坐标变换，再进行三相SPWM调制或SVPWM调制，得到功率单元41的触发脉冲信号。
本实施例大功率通用型PWM整流器的控制方法基于常规PWM整流技术，除该技术拥有的直流电压稳定、网侧电流可控、可能量回馈的优点以外，还具有如下优点：(1)解决了常规电压型PWM整流器直流侧呈现Boost升压特性的特点，使得直流电压向下可调。(2)解决了常规电压型PWM整流器在使用高安全工作电压的开关器件同时，也可以获得大电流输出。(3)解决了常规电压型PWM整流器网侧电流跟踪性能大幅度可调的问题。(4)解决了常规电压型PWM整流器直流电压稳定性大范围可调的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大功率通用型PWM整流器，其特征在于：包括控制单元(6)和依次相连的分档变压器(1)、可调电感单元(2)、预充电单元(3)、变流器单元(4)、可调直流单元(5)；所述分档变压器(1)为Y/dd联结结构且副边带有两个独立绕组，每一个独立绕组的三相输出端均设有两个以上抽头以及用于电动切换输出电压等级的第一无励磁分接开关；所述可调电感单元(2)包括和两个独立绕组一一对应的两个三相铁芯式电抗器，所述三相铁芯式电抗器包括两个以上抽头以及用于电动切换电抗等级的第二无励磁分接开关，所述三相铁芯式电抗器串接在对应的独立绕组的后端；所述变流器单元(4)包括两个功率单元(41)，所述两个功率单元(41)的交流侧通过预充电单元(3)与可调电感单元(2)的输出端相连，所述两个功率单元(41)的直流侧并联连接至可调直流单元(5)的输入端并通过可调直流单元(5)输出直流电压，所述第一无励磁分接开关、第二无励磁分接开关、预充电单元(3)、可调直流单元(5)、功率单元(41)分别与控制单元(6)相连。
2.根据权利要求1所述的大功率通用型PWM整流器，其特征在于：所述预充电单元(3)包括预充电接触单元(31)和控制接触单元(32)，所述两个功率单元(41)分为主功率单元M1和从功能单元M2，所述分档变压器(1)的一个独立绕组的各相输出端依次经过可调电感单元(2)、预充电接触单元(31)和主功率单元M1的交流侧相连，所述分档变压器(1)的另一个独立绕组的各相输出端依次经过可调电感单元(2)、控制接触单元(32)和从功能单元M2的交流侧相连，所述预充电接触单元(31)包括主接触器KM1、从接触器KM2和功率电阻R1～R3，所述主接触器KM1串接于各相线路上，所述从接触器KM2分别串接功率电阻R1～R3后和主接触器KM1并联；所述控制接触单元(32)包括串接于各相线路上的控制接触器KM3，所述主接触器KM1、从接触器KM2、控制接触器KM3的控制端分别与控制单元(6)相连。
3.根据权利要求2所述的大功率通用型PWM整流器，其特征在于：所述变流器单元(4)的功率单元(41)为三相全桥整流电路，所述三相全桥整流电路的开关器件为六只IGBT模块，所述六只IGBT模块的控制端分别与控制单元(6)相连，每两只IGBT模块串联后构成一相整流桥桥臂，每一相整流桥桥臂中两只IGBT模块之间的连接部作为该相整流桥桥臂的交流输入端，每一相整流桥桥臂两端作为该相整流桥桥臂的直流输出端，每只IGBT模块上都并联布置有续流二极管，且每一个功率单元(41)的直流侧均配置有定值的支承电容器。
4.根据权利要求3所述的大功率通用型PWM整流器，其特征在于：所述可调直流单元(5)包括并联布置在两个功率单元(41)的直流侧输出母线之间的两条直流调节支路，所述直流调节支路包括电容器Ci、电阻Ri和接触器KMi，电容器Ci和接触器KMi串联连接，且电阻Ri和电容器Ci之间相互并联布置，所述接触器KMi的控制端与控制单元(6)相连。
5.根据权利要求4所述的大功率通用型PWM整流器，其特征在于：所述控制单元(6)包括电网检测单元、上层控制器(61)和两个功率单元控制器(62)，所述电网检测单元包括直流电压传感器BV1和四个网侧电流传感器BC1～BC4，其中网侧电流传感器BC1和BC2布置于一个功率单元(41)交流侧的A相和B相，网侧电流传感器BC3和BC4布置于另一个功率单元(41)交流侧的A相和B相，所述直流电压传感器BV1布置于功率单元(41)的直流侧，所述直流电压传感器BV1、网侧电流传感器BC1和BC2的输出端和一个功率单元控制器(62)相连，且所述直流电压传感器BV1、网侧电流传感器BC3和BC4的输出端和另一个功率单元控制器(62)相连，所述功率单元(41)的控制端与一个功率单元控制器(62)相连，所述两个功率单元控制器(62)分别与上层控制器(61)相连，所述第一无励磁分接开关、第二无励磁分接开关、预充电单元(3)、可调直流单元(5)分别与上层控制器(61)相连。
6.一种权利要求1～5中任意一项所述的大功率通用型PWM整流器的控制方法，其特征在于实施步骤包括：
1)控制单元(6)获取功率单元(41)的直流侧的直流电压实际值udc，获取直流电压实际值udc、预设的直流电压给定值两者之间的差值得到直流电压误差值△udc，将直流电压误差值△udc通过PI控制器作为d轴电流id的修正量id1；将预设的直流电压给定值和预设的电流给定值相乘作为给定功率，控制单元(6)进行功率前馈计算得到d轴电流id的预估量id0；将d轴电流id的修正量id1和预估量id0之和作为电流内环的输入控制量；
2)控制单元(6)获取功率单元(41)的交流侧电流和网侧电压us，分别转换到dq坐标系得到d轴电流id、q轴电流iq、d轴电压usd、q轴电压usq；在得到d轴电压usd的基础上，依次减去d轴电流id和给定值之间的差值通过PI控制后的所得值，再减去q轴电流iq、网侧电感L、电网角频率ωs三者的乘积，得到功率单元(41)的调制电压的d轴分量ud；将d轴电流id、网侧电感L、电网角频率ωs三者的乘积，减去q轴电流iq和值为0的给定值之间的差值通过PI控制后的所得值，到功率单元(41)的调制电压的q轴分量uq；将得到调制电压的d轴分量ud和q轴分量uq经过反dq坐标变换，再进行三相SPWM调制或SVPWM调制，得到功率单元(41)的触发脉冲信号。
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