CN111756261A - 一种pwm整流器控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PWM整流器控制方法和装置，PWM整流器包括PI控制器、PR控制器和逆变器，方法包括：通过PI控制器，定预设期望电压信号和检测电压信号之差为直流分量；基于谐波与无功检测算法确定预置负载的载波电流信号和无功电流信号，结合直流分量和预置负载的功率反馈信号，生成控制电流信号；若逆变器所生成的反馈电流信号与控制电流信号不相等，则对控制电流信号执行反馈叠加操作，生成误差电流信号；通过PR控制器基于模糊算法调整误差电流信号，生成中间电流信号；对中间电流信号执行PWM调制操作，通过逆变器生成目标电流并输出，从而解决现有技术中无法在实现电流的快速跟踪的同时消除稳态误差的技术问题。

Description

一种PWM整流器控制方法和装置

技术领域

本发明涉及整流器控制技术领域，尤其涉及一种PWM整流器控制方法和装置。

背景技术

电力可持续发展已成为实现社会经济可持续发展的基础，电力节能在我国建设节约型社会的进程中将占有越来越重要的地位。在PWM整流器将逆变电路的SPWM技术移植于整流电路就形成了PWM整流电路，通过适当控制，就可以使输入电流为正弦波且与输入电压同相，达到高功率因数目的。PWM整流器因其效率高、体积小、谐波低等优点，被广泛应用在多种场合，比如储能、变频器、电镀冶金行业等等。

在大多数应用场合中，PWM整流器有两大控制目标：一方面需要保持直流侧输出电压稳定在给定电压值，且尽量不受电网电压及负载变化的影响；另一方面，变换器的交流侧电流也应该根据不同的应用场合，实现相应的功率因数要求和快速精确的电流波形控制。随着开关器件的发展，PWM整流器容量也在增大，现阶段PWM整流器的应用主要是单独整流，容量没有得到充分的利用，存在很大的资源浪费。

为此，现有技术通常是通过线性控制算法如比例积分控制(PI)、重复控制或滞环控制等实现，但是上述算法在跟踪纷争选参考信号时存在相位和幅值的稳态误差、抗扰动能力弱的缺点；而无差拍控制需要整定的参数较少，易于工程实现，动态性能好，但控制精度需要依赖被控对象精确的数学模型，无法在实现电流的快速跟踪的同时消除稳态误差。

发明内容

本发明提供了一种PWM整流器控制方法和装置，解决了现有技术中无法在实现电流的快速跟踪的同时消除稳态误差的技术问题。

本发明提供的一种PWM整流器控制方法，所述PWM整流器包括比例积分PI控制器、比例谐振PR控制器和逆变器，所述方法包括：

通过所述PI控制器接收对直流侧执行电压检测操作所生成的检测电压信号，确定预设期望电压信号和所述检测电压信号之差为直流分量；

基于谐波与无功检测算法确定预置负载的载波电流信号和无功电流信号，结合所述直流分量和所述预置负载的功率反馈信号，生成控制电流信号；

若所述逆变器所生成的反馈电流信号与所述控制电流信号不相等，则对所述控制电流信号执行反馈叠加操作，生成误差电流信号；

通过所述PR控制器基于模糊算法调整所述误差电流信号，生成中间电流信号；

对所述中间电流信号执行PWM调制操作，通过所述逆变器生成目标电流并输出。

可选地，所述基于谐波与无功检测算法确定预置负载的载波信号和无功信号，结合所述直流信号和所述预置负载的功率反馈信号，生成复合控制信号的步骤，包括：

检测预置负载的功率反馈信号，在所述直流信号上叠加所述功率反馈信号，并执行派克DQ反变换操作，生成叠加信号；

检测所述预置负载的电流值，基于谐波与无功检测算法确定所述预置负载的谐波电流信号和无功电流信号；

在所述叠加信号上叠加所述谐波电流信号和所述无功电流信号，生成控制电流信号。

可选地，所述对所述控制电流信号执行反馈叠加操作，生成误差电流信号的步骤，包括：

通过所述PR控制器接收所述控制电流信号；

通过所述PR控制器按预设初始参数调整所述控制电流信号；

通过所述逆变器接收所述控制电流信号，生成初始电流信号和反馈电流信号；所述反馈电流信号为对所述初始电流信号的采样信号；

对所述控制电流与所述反馈电流信号执行相减操作，生成误差电流信号。

可选地，所述通过所述PR控制器基于模糊算法调整所述误差电流信号，生成中间电流信号的步骤，包括：

计算所述误差电流信号的误差变化率；

对所述误差信号和所述误差变化率执行数据模糊化处理，得到模糊误差信号和模糊误差变化率；

根据所述模糊偏差信号、所述模糊偏差变化率和预设模糊推理规则，确定所述预设初始参数的模糊修正量；

对所述模糊修正量执行数据去模糊化操作，得到修正量；

采用所述修正量调整所述预设初始参数，生成目标参数；

通过所述PR控制器按所述目标参数调整所述误差电流信号，生成中间电流信号。

可选地，所述方法还包括：

若所述控制信号与所述反馈信号相等，则不执行反馈叠加操作。

本发明还提供了一种PWM整流器控制装置，所述PWM整流器包括比例积分PI控制器、比例谐振PR控制器和逆变器，所述装置包括：

直流分量确定模块，用于通过所述PI控制器接收对直流侧执行电压检测操作所生成的检测电压信号，确定预设期望电压信号和所述检测电压信号之差为直流分量；

控制电流信号生成模块，用于基于谐波与无功检测算法确定预置负载的载波电流信号和无功电流信号，结合所述直流分量和所述预置负载的功率反馈信号，生成控制电流信号；

误差电流信号生成模块，用于若所述逆变器所生成的反馈电流信号与所述控制电流信号不相等，则对所述控制电流信号执行反馈叠加操作，生成误差电流信号；

中间电流信号生成模块，用于通过所述PR控制器基于模糊算法调整所述误差电流信号，生成中间电流信号；

输出模块，用于对所述中间电流信号执行PWM调制操作，通过所述逆变器生成目标电流并输出。

可选地，所述控制电流信号生成模块，包括：

叠加信号生成子模块，用于检测预置负载的功率反馈信号，在所述直流信号上叠加所述功率反馈信号，并执行派克DQ反变换操作，生成叠加信号；

谐波与无功信号确定子模块，用于检测所述预置负载的电流值，基于谐波与无功检测算法确定所述预置负载的谐波电流信号和无功电流信号；

控制电流信号生成子模块，用于在所述叠加信号上叠加所述谐波电流信号和所述无功电流信号，生成控制电流信号。

可选地，所述误差电流信号生成模块，包括：

控制电流信号接收子模块，用于通过所述PR控制器接收所述控制电流信号；

控制电流信号调整子模块，用于通过所述PR控制器按预设初始参数调整所述控制电流信号；

反馈电流信号生成子模块，用于通过所述逆变器接收所述控制电流信号，生成初始电流信号和反馈电流信号；所述反馈电流信号为对所述初始电流信号的采样信号；

误差电流信号生成子模块，用于对所述控制电流与所述反馈电流信号执行相减操作，生成误差电流信号。

可选地，所述中间电流信号生成模块，包括：

误差变化率计算子模块，用于计算所述误差电流信号的误差变化率；

参数模糊子模块，用于对所述误差信号和所述误差变化率执行数据模糊化处理，得到模糊误差信号和模糊误差变化率；

模糊修正量生成子模块，用于根据所述模糊偏差信号、所述模糊偏差变化率和预设模糊推理规则，确定所述预设初始参数的模糊修正量；

参数去模糊子模块，用于对所述模糊修正量执行数据去模糊化操作，得到修正量；

目标参数生成子模块，用于采用所述修正量调整所述预设初始参数，生成目标参数；

中间电流生成子模块，用于通过所述PR控制器按所述目标参数调整所述误差电流信号，生成中间电流信号。

可选地，所述装置还包括：

终止模块，用于若所述控制信号与所述反馈信号相等，则不执行反馈叠加操作。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

在本发明实施例中，通过检测直流侧的电压信号，生成检测电压信号并与预设期望电压信号作差输入到PI控制器中生成直流分量；将所述直流分量和预置负载的功率反馈信号进行叠加，并与基于谐波与无功检测算法所生成的预置负载的载波电流信号和无功电流信号进行进一步叠加，生成控制电流信号；将所述控制电流信号与逆变器生成的反馈电流信号进行比较，若不相等，则对所述控制电流信号执行反馈叠加操作生成误差电流信号输入到PR控制器中，通过所述PR控制器基于所述误差电流信号通过模糊算法调整所述PR控制器的控制参数，再基于调整后的PR控制器调整误差电流信号，生成中间电流信号，对所述中间电流信号执行PWM调制操作再经所述逆变器生成目标电流信号输出。从而解决现有技术中无法在实现电流的快速跟踪的同时消除稳态误差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种PWM整流器控制方法的步骤流程图；

图2为本发明可选实施例提供的一种PWM整流器控制方法的步骤流程图；

图3为本发明实施例的误差电流参数的隶属度函数关系示意图；

图4为本发明实施例ΔKp隶属度函数示意图；

图5为本发明实施例提供的PR控制器参数整定过程的步骤流程图；

图6为本发明另一实施例提供的一种PWM整流器控制方法的步骤流程图；

图7为本发明实施例的一种PWM整流装置的结构示意图；

图8为本发明实施例的一种PWM整流器的数学简化模型图；

图9为本发明实施例提供的一种PWM整流器控制装置的结构框图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种PWM整流器控制方法和装置，用于解决现有技术中无法在实现电流的快速跟踪的同时消除稳态误差的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

所述PI控制器指的是比例积分控制器，包括比例调节环节和积分调节环节，用于根据期望值值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。

比例调节环节指的是即时成比例的反映控制***的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。通常随着值的加大，闭环***的超调量加大，***响应速度加快，但是当增加到一定程度，***会变得不稳定。

积分调节环节主要用于消除静差，提高***的无差度，使***消除稳态误差，提高无误差度。因为有误差,积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。

PR控制器，指的是比例谐振控制器用于减少稳态误差，但其在非基波频率处，增益较小。当电网频率发生波动时，增益会下降。PR控制是在控制器传递函数的轴上加入2个固定频率的闭环极点，以形成该频率下的谐振，同时利用谐振增大固定频率的增益，从而实现对该频率下参考信号的无差跟踪。本发明采用准PR谐振控制器，不仅可以保持PR控制的高增益，还可以减少电网频率偏移对输出电流的影响，其传递函数为：

其中，ω₀为基波频率，K_P、K_R、ω_c分别为其控制参数。

K_P与PR控制器的峰值增益相关，反映控制***的误差信号，误差产生，控制器即产生作用减少偏差；ω_c是带宽参数，可以通过改变控制器增益带宽(理想值)。K_R可以降低控制稳态误差。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种PWM整流器控制方法的步骤流程图。

本发明提供的一种PWM整流器控制方法，所述PWM整流器包括比例积分PI控制器、比例谐振PR控制器和逆变器，所述方法包括：

步骤101，通过所述PI控制器接收对直流侧执行电压检测操作所生成的检测电压信号，确定预设期望电压信号和所述检测电压信号之差为直流分量；

在本发明实施例中，通过预置直流侧生成电压信号，通过对所述直流侧执行电压检测操作，生成检测电压信号；通过PI控制器利用预设期望电压信号与所述检测电压信号之差生成直流分量。

步骤102，基于谐波与无功检测算法确定预置负载的载波电流信号和无功电流信号，结合所述直流分量和所述预置负载的功率反馈信号，生成控制电流信号；

在本发明的一个示例中，通过获取预置负载的电流，利用谐波与无功检测算法，计算所述预置负载电流的谐波电流和无功电流，同时与所述直流分量与所述预置负载的功率反馈信号进行叠加后，生成控制电流信号，以供后续的电流跟踪控制过程使用。

步骤103，若所述逆变器所生成的反馈电流信号与所述控制电流信号不相等，则对所述控制电流信号执行反馈叠加操作，生成误差电流信号；

在具体实现中，通常调整过程需要多次的迭代，通过设置有初始参数的PR控制器对所述控制电流信号执行调节后，经PWM调制和逆变器进行输出，此时从所述逆变器所生成的电流中采样作为反馈电流信号反馈到所述控制电流信号输入到PR控制器之前的位置，并与所述控制电流信号进行比较，若是不相等则对所述控制电流信号执行反馈叠加操作，将所述控制电流信号与所述反馈电流信号作差，生成误差电流信号再次输入到所述PR控制器中，执行PR控制器的参数修正。

步骤104，通过所述PR控制器基于模糊算法调整所述误差电流信号，生成中间电流信号；

在本发明实施例中，基于模糊理论的PR控制和所述误差电流信号，对所述PR控制器的K_R、K_P进行调整，进而对所述误差电流信号执行调整，生成中间电流信号。

步骤105，对所述中间电流信号执行PWM调制操作，通过所述逆变器生成目标电流并输出。

在具体实现中，对所述中间电流信号执行PWM调制操作以对所述中间电流信号进行整理，再通过所述逆变器对调制后的目标电流从直流电转换为交流电进行输出。

在本发明实施例中，通过检测直流侧的电压信号，生成检测电压信号并与预设期望电压信号作差输入到PI控制器中生成直流分量；将所述直流分量和预置负载的功率反馈信号进行叠加，并与基于谐波与无功检测算法所生成的预置负载的载波电流信号和无功电流信号进行进一步叠加，生成控制电流信号；将所述控制电流信号与逆变器生成的反馈电流信号进行比较，若不相等，则对所述控制电流信号执行反馈叠加操作生成误差电流信号输入到PR控制器中，通过所述PR控制器基于所述误差电流信号通过模糊算法调整所述PR控制器的控制参数，再基于调整后的PR控制器调整误差电流信号，生成中间电流信号，对所述中间电流信号执行PWM调制操作再经所述逆变器生成目标电流信号输出。从而解决现有技术中无法在实现电流的快速跟踪的同时消除稳态误差的技术问题。

请参阅图2，图2示出了本发明可选实施例提供的一种PWM整流器控制方法的步骤流程图，包括：

步骤201，通过所述PI控制器接收对直流侧执行电压检测操作所生成的检测电压信号，确定预设期望电压信号和所述检测电压信号之差为直流分量；

在本发明实施例中，步骤201与步骤101的具体实施过程类似，在此不再赘述。

步骤202，基于谐波与无功检测算法确定预置负载的载波电流信号和无功电流信号，结合所述直流分量和所述预置负载的功率反馈信号，生成控制电流信号；

可选地，所述步骤202可以包括以下子步骤2021-2023：

子步骤2021，检测预置负载的功率反馈信号，在所述直流信号上叠加所述功率反馈信号，并执行派克DQ反变换操作，生成叠加信号；

子步骤2022，检测所述预置负载的电流值，基于谐波与无功检测算法确定所述预置负载的谐波电流信号和无功电流信号；

子步骤2023，在所述叠加信号上叠加所述谐波电流信号和所述无功电流信号，生成控制电流信号。

在本发明的一个示例中，对预置负载进行功率检测，接收到对预置负载的功率反馈信号后，在所述直流信号上叠加所述功率反馈信号，此时所得到的仅是二维的电流信号，此时对所得到的电流信号执行DQ反变换操作，以生成叠加信号以输入到下一阶段。

为对所述预置负载的电流执行谐波检测和无功补偿，可以通过检测预置负载的电流值，基于谐波和无功检测算法确定预置负载的谐波电流信号和无功电流信号；然后在所述叠加信号上叠加所述谐波电流信号和所述无功电流信号，以提供谐波和无功参考信号，生成控制电流信号，以供后续PR控制器基于所述控制电流信号进行电流跟踪控制。

所述派克变换操作指的是Park's Transformation，是目前分析同步电动机运行最常用的一种坐标变换，由美国工程师派克(R.H.Park)在1929年提出。派克变换将定子的a,b,c三相电流投影到随着转子旋转的直轴(d轴)，交轴(q轴)与垂直于dq平面的零轴(0轴)上去，从而实现了对定子电感矩阵的对角化，对同步电动机的运行分析起到了简化作用。即abc坐标系变换到dq坐标系，派克反变换则是上述过程的逆过程。

步骤203，若所述逆变器所生成的反馈电流信号与所述控制电流信号不相等，则对所述控制电流信号执行反馈叠加操作，生成误差电流信号；

在本发明的可选实施例中，所述步骤203可以包括以下子步骤2031-2034：

子步骤2031，通过所述PR控制器接收所述控制电流信号；

子步骤2032，通过所述PR控制器按预设初始参数调整所述控制电流信号；

子步骤2033，通过所述逆变器接收所述控制电流信号，生成初始电流信号和反馈电流信号；所述反馈电流信号为对所述初始电流信号的采样信号；

子步骤2034，对所述控制电流与所述反馈电流信号执行相减操作，生成误差电流信号。

在本发明的另一实施例中，为实现快速跟踪同时消除稳态误差，可以通过PR控制接收控制电流信号，以初始参数调整所述控制电流信号；通过逆变器接收所述控制电流信号生成初始电流信号；从所述初始电流信号中进行采样，得到反馈电流信号，对所述控制电流和所述反馈电流信号执行相减操作，生成误差电流信号。

其中，所述预设初始参数可以根据控制电流信号由技术人员自行设置，本发明实施例对此并不限制。

步骤204，通过所述PR控制器基于模糊算法调整所述误差电流信号，生成中间电流信号；

进一步地，所述步骤204可以包括以下子步骤2041-2046：

子步骤2041，计算所述误差电流信号的误差变化率；

在本发明实施例中，所述误差变化率为所述误差电流信号对时间进行求导可得。

子步骤2042，对所述误差信号和所述误差变化率执行数据模糊化处理，得到模糊误差信号和模糊误差变化率；

例如，参见图3，误差电流参数包括误差变化率和误差电流信号，在所设计的控制器中，输入、输出变量的语言值均分为7个语言值：{NB，NM，NS，O，PS，PM，PB}，隶属度函数采用灵敏性强的三角函数。

模糊误差信号e和模糊误差变化率e_c论域为：[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6]；

参见图4，设定ΔK_P论域为：[-3，-2，-1，0，1，2，3]；

其中，论域只表示区间范围，不代表真实值。为增强***的鲁棒性，提高隶属度函数的分辨率，在0值附近的函数形状取得更陡。

子步骤2043，根据所述模糊偏差信号、所述模糊偏差变化率和预设模糊推理规则，确定所述预设初始参数的模糊修正量；

子步骤2044，对所述模糊修正量执行数据去模糊化操作，得到修正量；

子步骤2045，采用所述修正量调整所述预设初始参数，生成目标参数；

其中，所述预设模糊推理规则可以如下：

参见图5，图5包括了PR控制器、PWM调制部分和整流器部分，通过PR控制接收控制电流与反馈电流作差所生成的误差E(即模糊偏差信号)，对误差E进求导以得到模糊偏差变化率，经预整定的K_P、K_R参数与上述模糊偏差信号和模糊偏差变化率进行模糊推理，生成调整值△K_P、△K_R，从而达到整定PR控制器的参数的目的；PR控制器根据新的K_P、K_R参数对误差E进行调整，经PWM调制和整流后输出。

参见图6，图6示出了本申请另一实施例的PWM整流器控制方法的步骤流程图，其中包括通过PI控制接收直流侧期望值和直流侧检测值的第一差值，将所述第一差值与功率反馈信号叠加后，再与基于谐波与无功检测算法对负载电流所处理得到的电流进行叠加，生成复合控制电流，将所述复合控制电流与电流反馈作差得到误差电流输入到PR控制器中进行调制，最后经逆变器输出目标输出电流。

模糊推理的核心就是控制器参数整定规则，PR控制器中K_P的作用是成比例的反映控制***的误差信号E，误差产生，控制器即产生作用减少偏差；若K_P取值过大，***会发生振荡，破坏***稳定性。因此，当误差较大时，为提高响应速度，K_P应取较大的值，反之为了保证***动态性能，K_P应该加以限制，为了使***尽快稳定，K_P应该减小，其减小或增加的幅度可以为0.1，本发明实施例对此不作限制。

PR控制器的谐振环节K_R主要用于消除静态误差，它对误差进行积分，对于***的控制有滞后作用，积分过强会使***超调增大。因此对K_R的调整与K_P一致。

同时也需考虑EC与E，当二者同号时，输出误差增大，应该适当增大K_P，反之减小。

基于以上的分析，具体实现方法如下：

①当|e|较大，即e∈{NB,PB}时，为使***具有较好的快速跟踪性能，根据e_c的具体值选择K_P的对应值，同时避免***响应出现较大的超调。

②当|e|处于中等大小，即e∈{NM,PM}时，为避免***响应出现较大的超调，根据e_c的具体值选择K_P的对应值。

③当|e|取较小，e∈{NS,0,PS}时，为使***有较好的稳态性能，根据e_c的具体值选择K_P的对应值。

根据对象的实际特征和调试经验，总结出如下规则表如表1所示：

表1ΔK_P参数调整规则表

3)去模糊化

经过上述模糊推理后，控制器整定的1个修正参数要进行去模糊化，取得精确量。去模糊化有多种方法，如重心法及最大隶属度法等。本控制器采用重心法求取输出量的精确值：

根据公式可得K_P：

子步骤2046，通过所述PR控制器按所述目标参数调整所述误差电流信号，生成中间电流信号。

在具体实现中，根据上述模糊规则计算得到K_P后，对所述PR控制器的传递函数进行修改，再次调整所述误差电流信号，生成中间电流信号。

步骤205，对所述中间电流信号执行PWM调制操作，通过所述逆变器生成目标电流并输出。

对所述中间电流信号执行PWM调制操作，再通过所述逆变器生成目标电流，输出所述目标电流。

PWM调制操作指的是(Pulse width modulatio，脉冲宽度调制脉宽调制)：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。

步骤206，若所述控制信号与所述反馈信号相等，则不执行反馈叠加操作。

在具体实现中，若所述控制信号与所述反馈信号相等，则说明此时无需进行PR调整，不执行反馈叠加操作。

在本发明实施例中，通过检测直流侧的电压信号，生成检测电压信号并与预设期望电压信号作差输入到PI控制器中生成直流分量；将所述直流分量和预置负载的功率反馈信号进行叠加，并与基于谐波与无功检测算法所生成的预置负载的载波电流信号和无功电流信号进行进一步叠加，生成控制电流信号；将所述控制电流信号与逆变器生成的反馈电流信号进行比较，若不相等，则对所述控制电流信号执行反馈叠加操作生成误差电流信号输入到PR控制器中，通过所述PR控制器基于所述误差电流信号通过模糊算法调整所述PR控制器的控制参数，再基于调整后的PR控制器调整误差电流信号，生成中间电流信号，对所述中间电流信号执行PWM调制操作再经所述逆变器生成目标电流信号输出。从而解决现有技术中无法在实现电流的快速跟踪的同时消除稳态误差的技术问题。

参见图7，图7示出了本发明实施例的一种PWM整流装置的结构示意图，在本发明实施例中，直流电网侧包括非线性负载、电感Ls、电感L，通过在直流电网侧进行谐波及无功检测，通过电感L执行电流跟踪，通过直流电网侧输出三相电流i_Sa、i_Sb、i_Sc输入到换流阀中，通过其中的多个功率模块T_a1T_b1T_c1和T_a2T_b2T_c2，在直流侧检测电压u_dc获取其功率反馈信号后返回到换流阀中进行直流电流的调整，通过换流阀输出到接收侧，电流为i_o，电容为C_o，电压为V_o，电感为L_o，通过DSP控制与驱动单元返回反馈信号。

参见图8，图8为本发明实施例的一种PWM整流器的数学简化模型图，包括直流源e*a、e*b和e*c，电感Rs和Ls，电流为i_a、i_b、i_c，电压为u_a、u_b、u_c，换流阀部分等同于Sa、Sb、Sc，而电容的电压分别为U_dc/2。

假设逆变器中IGBT为理想，忽略开通关断死区时间等，对应图1中每个单相桥臂的开断状态，定义开关函数为：

其中i＝a,b,c，S_i＝1桥臂的上管导通，下管断开；S_i＝-1桥臂的下管导通，上管断开。u_a,u_b,u_c表示三相逆变桥的输出电压，S_a,S_b,S_c表示开关元件IGBT的开关状态。输出滤波器及电网阻抗可以等效为L_S、R_S，通过戴维南等效定理可把***简化为图2。根据图2，由基尔霍夫定律可以得到方程：

得到逆变器的输出电压，可用如下公式表示：

由图所示直流侧电容，假设电容值为C，根据基尔霍夫定律得到直流侧电流：

由方程式(3)和式(4)可以推得：

再联立式(2)和式(5)，便可得到***的数学模型为：

DX′＝AX+U (6)

其中：

D＝diag(L_S L_S L_S C)

参见图9，图9示出了本发明实施例的一种PWM整流器控制装置的结构框图，所述PWM整流器包括比例积分PI控制器、比例谐振PR控制器和逆变器，所述装置包括：

直流分量确定模块901，用于通过所述PI控制器接收对直流侧执行电压检测操作所生成的检测电压信号，确定预设期望电压信号和所述检测电压信号之差为直流分量；

控制电流信号生成模块902，用于基于谐波与无功检测算法确定预置负载的载波电流信号和无功电流信号，结合所述直流分量和所述预置负载的功率反馈信号，生成控制电流信号；

误差电流信号生成模块903，用于若所述逆变器所生成的反馈电流信号与所述控制电流信号不相等，则对所述控制电流信号执行反馈叠加操作，生成误差电流信号；

中间电流信号生成模块904，用于通过所述PR控制器基于模糊算法调整所述误差电流信号，生成中间电流信号；

输出模块905，用于对所述中间电流信号执行PWM调制操作，通过所述逆变器生成目标电流并输出。

可选地，所述控制电流信号生成模块902，包括：

叠加信号生成子模块，用于检测预置负载的功率反馈信号，在所述直流信号上叠加所述功率反馈信号，并执行派克DQ反变换操作，生成叠加信号；

谐波与无功信号确定子模块，用于检测所述预置负载的电流值，基于谐波与无功检测算法确定所述预置负载的谐波电流信号和无功电流信号；

控制电流信号生成子模块，用于在所述叠加信号上叠加所述谐波电流信号和所述无功电流信号，生成控制电流信号。

可选地，所述误差电流信号生成模块903，包括：

控制电流信号接收子模块，用于通过所述PR控制器接收所述控制电流信号；

控制电流信号调整子模块，用于通过所述PR控制器按预设初始参数调整所述控制电流信号；

反馈电流信号生成子模块，用于通过所述逆变器接收所述控制电流信号，生成初始电流信号和反馈电流信号；所述反馈电流信号为对所述初始电流信号的采样信号；

误差电流信号生成子模块，用于对所述控制电流与所述反馈电流信号执行相减操作，生成误差电流信号。

可选地，所述中间电流信号生成模块904，包括：

误差变化率计算子模块，用于计算所述误差电流信号的误差变化率；

参数模糊子模块，用于对所述误差信号和所述误差变化率执行数据模糊化处理，得到模糊误差信号和模糊误差变化率；

模糊修正量生成子模块，用于根据所述模糊偏差信号、所述模糊偏差变化率和预设模糊推理规则，确定所述预设初始参数的模糊修正量；

参数去模糊子模块，用于对所述模糊修正量执行数据去模糊化操作，得到修正量；

目标参数生成子模块，用于采用所述修正量调整所述预设初始参数，生成目标参数；

中间电流生成子模块，用于通过所述PR控制器按所述目标参数调整所述误差电流信号，生成中间电流信号。

可选地，所述装置还包括：

终止模块，用于若所述控制信号与所述反馈信号相等，则不执行反馈叠加操作。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种PWM整流器控制方法，其特征在于，所述PWM整流器包括比例积分PI控制器、比例谐振PR控制器和逆变器，所述方法包括：

通过所述PI控制器接收对直流侧执行电压检测操作所生成的检测电压信号，确定预设期望电压信号和所述检测电压信号之差为直流分量；

基于谐波与无功检测算法确定预置负载的载波电流信号和无功电流信号，结合所述直流分量和所述预置负载的功率反馈信号，生成控制电流信号；

若所述逆变器所生成的反馈电流信号与所述控制电流信号不相等，则对所述控制电流信号执行反馈叠加操作，生成误差电流信号；

通过所述PR控制器基于模糊算法调整所述误差电流信号，生成中间电流信号；

对所述中间电流信号执行PWM调制操作，通过所述逆变器生成目标电流并输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于谐波与无功检测算法确定预置负载的载波信号和无功信号，结合所述直流信号和所述预置负载的功率反馈信号，生成复合控制信号的步骤，包括：

检测预置负载的功率反馈信号，在所述直流信号上叠加所述功率反馈信号，并执行派克DQ反变换操作，生成叠加信号；

检测所述预置负载的电流值，基于谐波与无功检测算法确定所述预置负载的谐波电流信号和无功电流信号；

在所述叠加信号上叠加所述谐波电流信号和所述无功电流信号，生成控制电流信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述控制电流信号执行反馈叠加操作，生成误差电流信号的步骤，包括：

通过所述PR控制器接收所述控制电流信号；

通过所述PR控制器按预设初始参数调整所述控制电流信号；

通过所述逆变器接收所述控制电流信号，生成初始电流信号和反馈电流信号；所述反馈电流信号为对所述初始电流信号的采样信号；

对所述控制电流与所述反馈电流信号执行相减操作，生成误差电流信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过所述PR控制器基于模糊算法调整所述误差电流信号，生成中间电流信号的步骤，包括：

计算所述误差电流信号的误差变化率；

对所述误差信号和所述误差变化率执行数据模糊化处理，得到模糊误差信号和模糊误差变化率；

根据所述模糊偏差信号、所述模糊偏差变化率和预设模糊推理规则，确定所述预设初始参数的模糊修正量；

对所述模糊修正量执行数据去模糊化操作，得到修正量；

采用所述修正量调整所述预设初始参数，生成目标参数；

通过所述PR控制器按所述目标参数调整所述误差电流信号，生成中间电流信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述控制信号与所述反馈信号相等，则不执行反馈叠加操作。

6.一种PWM整流器控制装置，其特征在于，所述PWM整流器包括比例积分PI控制器、比例谐振PR控制器和逆变器，所述装置包括：

直流分量确定模块，用于通过所述PI控制器接收对直流侧执行电压检测操作所生成的检测电压信号，确定预设期望电压信号和所述检测电压信号之差为直流分量；

控制电流信号生成模块，用于基于谐波与无功检测算法确定预置负载的载波电流信号和无功电流信号，结合所述直流分量和所述预置负载的功率反馈信号，生成控制电流信号；

误差电流信号生成模块，用于若所述逆变器所生成的反馈电流信号与所述控制电流信号不相等，则对所述控制电流信号执行反馈叠加操作，生成误差电流信号；

中间电流信号生成模块，用于通过所述PR控制器基于模糊算法调整所述误差电流信号，生成中间电流信号；

输出模块，用于对所述中间电流信号执行PWM调制操作，通过所述逆变器生成目标电流并输出。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制电流信号生成模块，包括：

叠加信号生成子模块，用于检测预置负载的功率反馈信号，在所述直流信号上叠加所述功率反馈信号，并执行派克DQ反变换操作，生成叠加信号；

谐波与无功信号确定子模块，用于检测所述预置负载的电流值，基于谐波与无功检测算法确定所述预置负载的谐波电流信号和无功电流信号；

控制电流信号生成子模块，用于在所述叠加信号上叠加所述谐波电流信号和所述无功电流信号，生成控制电流信号。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述误差电流信号生成模块，包括：

控制电流信号接收子模块，用于通过所述PR控制器接收所述控制电流信号；

控制电流信号调整子模块，用于通过所述PR控制器按预设初始参数调整所述控制电流信号；

反馈电流信号生成子模块，用于通过所述逆变器接收所述控制电流信号，生成初始电流信号和反馈电流信号；所述反馈电流信号为对所述初始电流信号的采样信号；

误差电流信号生成子模块，用于对所述控制电流与所述反馈电流信号执行相减操作，生成误差电流信号。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述中间电流信号生成模块，包括：

误差变化率计算子模块，用于计算所述误差电流信号的误差变化率；

参数模糊子模块，用于对所述误差信号和所述误差变化率执行数据模糊化处理，得到模糊误差信号和模糊误差变化率；

模糊修正量生成子模块，用于根据所述模糊偏差信号、所述模糊偏差变化率和预设模糊推理规则，确定所述预设初始参数的模糊修正量；

参数去模糊子模块，用于对所述模糊修正量执行数据去模糊化操作，得到修正量；

目标参数生成子模块，用于采用所述修正量调整所述预设初始参数，生成目标参数；

中间电流生成子模块，用于通过所述PR控制器按所述目标参数调整所述误差电流信号，生成中间电流信号。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

终止模块，用于若所述控制信号与所述反馈信号相等，则不执行反馈叠加操作。

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