CN103812365B - 一种三相全桥拓扑环路的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相全桥拓扑环路的控制方法及装置，其中，所述三相全桥拓扑环路的控制方法包括：获取三相指令线电流以及三相全桥拓扑环路的三相线电流；判断所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流是否相等；如果所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流不相等，则对所述三相全桥拓扑环路的三相线电流及三相线电压进行调整。采用本发明提及的三相全桥拓扑环路的控制方法及装置不但可以简化三相全桥拓扑环路的控制流程，还可以有效完成三相不平衡且无零线的三相全桥拓扑的环路控制。

Description

一种三相全桥拓扑环路的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及三相全桥拓扑的控制技术领域，尤其涉及一种三相全桥拓扑环路的控制方法及装置。

背景技术

在现有的三相全桥拓扑的控制方法中，通常采用相电压控制环路的方法对三相脉宽调制整流器的环路进行电压控制。例如：在三相不平衡且无零线的三相全桥的脉宽调制整理器的控制系统中，由于零线的不存在，使得三相不平衡系统的相电压无法进行采样，从而无法求出真正的相电压。因此，传统的dq变换基于相电压的三相脉宽调制整流器的环路控制将无法完成三相不平衡且无零线的三相全桥拓扑的环路控制。再例如：在三相平衡且无零线的三相全桥的脉宽调制整理器控制系统中，由于传统的dq变换基于相电压的三相脉宽调制整流器的环路控制需要进行坐标变换，需要将直接采样获取的线电压转化为相电压来进行相应的环路控制，使得整个控制方法较为复杂，准确率不高。

发明内容

本发明的实施例提供一种三相全桥拓扑环路的控制方法及装置。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种三相全桥拓扑环路的控制方法，包括：

获取三相指令线电流以及三相全桥拓扑环路的三相线电流；

判断所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流是否相等；

如果所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流不相等，则对所述三相全桥拓扑环路的三相线电流及三相线电压进行调整。

一种三相全桥拓扑环路的控制装置，包括：

信息获取单元，用于获取三相指令线电流以及三相全桥拓扑环路的三相线电流；

判断单元，用于判断所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流是否相等；

调整单元，用于如果所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流不相等，则对所述三相全桥拓扑环路的三相线电流及三相线电压进行调整。

本发明提供的一种三相全桥拓扑环路的控制方法及装置，通过获取三相指令线电流以及三相全桥拓扑环路的三相线电流；判断所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流是否相等；如果所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流不相等，则对所述三相全桥拓扑环路的三相线电流及三相线电压进行调整。采用本发明提及的三相全桥拓扑环路的控制方法及装置不但可以简化三相全桥拓扑环路的控制流程，还可以有效完成三相不平衡且无零线的三相全桥拓扑的环路控制。。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种三相全桥拓扑环路的控制方法的流程图;

图2为本发明实施例三提供的一种三相全桥拓扑环路的控制装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种三相全桥拓扑环路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的一种三相全桥拓扑环路的控制方法及装置进行详细描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种三相全桥拓扑环路的控制方法；该方法包括：

S1:获取三相指令线电流以及三相全桥拓扑环路的三相线电流；

S2:判断所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流是否相等；

S3:如果所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流不相等，则对所述三相全桥拓扑环路的三相线电流及三相线电压进行调整。

在完成所述步骤S3后，还包括如下步骤：

根据所述三相指令线电压V^*ab,V^*bc,V^*ca，确定其对应的扇区；

根据所述三相指令线电压V^*ab,V^*bc,V^*ca及其对应扇区，控制所述三相全桥拓扑环路的开关管。

需要说明的是，所述对所述三相全桥拓扑环路的三相线电流及三相线电压进行调整的步骤，包括：

获取三相电感量及其等效电阻值、三相指令线电流以及该环路的调节量；

采样三相全桥拓扑环路的三相线电流、三相线电压；

根据三相指令线电流以及所述采样的三相全桥拓扑环路的三相线电流，获取对应三相指令线电流与三相全桥拓扑环路的三相线电流之差；

通过所述三相线电流之差与所述环路的调节量的乘积，以及所述三相线电压，所述三相电感量及其等效电阻值、所述三相线电流，对所述三相线电压进行调整，获取三相指令线电压。

例如：设所述三相电感量分别为：LA，LB，LC，且LA=LB=LC=L；所述三相电感量的等效电阻分别为RA,RB,RC,且RA=RB=RC=R；三相线电压分别为：e_ab，e_bc，e_ca;三相线流分别为i_ab，i_bc，i_ca；三相指令线电流I^* _ab，i^* _bc，i^* _ca，则所述三相指令线电压V^*ab,V^*bc,V^*ca可以通过如下公式得到：

根据图3中的三相全桥拓扑，可得出以下公式：

$L_a*\frac{d\left(i_a\right)}{\mathrm{dt}}+R_a*i_a=e_{\mathrm{an}}-V_{\mathrm{ao}}-V_{\mathrm{on}}---\left(1\right)$

$L_b*\frac{d\left(i_b\right)}{\mathrm{dt}}+R_b*i_c=e_{\mathrm{bn}}-V_{\mathrm{bo}}-V_{\mathrm{on}}---\left(2\right)$

$L_c*\frac{d\left(i_c\right)}{\mathrm{dt}}+R_c*i_c=e_{\mathrm{cn}}-V_{\mathrm{co}}-V_{\mathrm{on}}---\left(3\right)$

其中，Rx为各相电感的等效串联电阻，ix为相电流；

一般三相电感基本相等，即La=Lb=Lc=L，Ra=Rb=Rc=R，则由（1）-（2），（2）-（3），（3）-（1）且i_ab=i_a-i_b；e_ab=e_a-e_b；v_ab=v_a-v_b可得：

$L*\frac{d\left(i_{\mathrm{ab}}\right)}{\mathrm{dt}}+R*i_{\mathrm{ab}}=e_{\mathrm{ab}}-V_{\mathrm{ab}}---\left(4\right)$

$L*\frac{d\left(i_{\mathrm{bc}}\right)}{\mathrm{dt}}+R*i_{\mathrm{bc}}=e_{\mathrm{bc}}-V_{\mathrm{bc}}---\left(5\right)$

$L*\frac{d\left(i_{\mathrm{ca}}\right)}{\mathrm{dt}}+R*i_{\mathrm{ca}}=e_{\mathrm{ca}}-V_{\mathrm{ca}}---\left(6\right)$

由（4），（5），（6）可以得到所述三相指令线电压三相全桥的指令电压为：

$V_{\mathrm{ab}}^{*}=e_{\mathrm{ab}}-L*\frac{d\left(i_{\mathrm{ab}}\right)}{\mathrm{dt}}-R*i_{\mathrm{ab}}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{\mathrm{ab}}^{*}-i_{\mathrm{ab}})---(7$

$V_{\mathrm{bc}}^{*}=e_{\mathrm{bc}}-L*\frac{d\left(i_{\mathrm{bc}}\right)}{\mathrm{dt}}-R*i_{\mathrm{bc}}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{\mathrm{bc}}^{*}-i_{\mathrm{bc}})---(8$

$V_{\mathrm{ca}}^{*}=e_{\mathrm{ca}}-L*\frac{d\left(i_{\mathrm{ca}}\right)}{\mathrm{dt}}-R*i_{\mathrm{ca}}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{\mathrm{ca}}^{*}-i_{\mathrm{ca}})---(9$

其中，所述（Kp+Ki/s）为环路的调节量。

通过以上控制方法实现的三相全桥拓扑电路的环路控制，由于直接通过三相线电压、线电流进行前馈及解耦控制，无需坐标变换，及线电压与相电压的转换，所以使得控制算法简洁，控制流程简化。且在本专利控制方法中直接通过三相线电压、线电流进行算法控制，从而解决了三相不平衡且无零线的系统中无法求出真正的相电压的情况下，传统dq变换基于相电压控制的局限性。而该控制方法不涉及相电压故可不受影响，且控制准确率大大提高。

如图2所示，为本发明实施例提供的一种三相全桥拓扑环路的控制装置的结构示意图；该装置包括：

信息获取单元201，用于获取三相指令线电流以及三相全桥拓扑环路的三相线电流；

判断单元202，用于判断所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流是否相等；

调整单元203，用于如果所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流不相等，则对所述三相全桥拓扑环路的三相线电流及三相线电压进行调整。

需要说明的是，该装置还包括：

确定单元，用于根据所述三相指令线电压V’ab,V’bc,V’ca，确定其对应的扇区；

控制单元，用于根据所述三相指令线电压V’ab,V’bc,V’ca及其对应扇区，控制所述三相全桥拓扑环路的开关管。

其中，所调整单元，包括：

信息获取子单元，用于获取三相电感量及其等效电阻值、三相指令线电流以及该环路的调节量；

采样子单元，用于采样三相全桥拓扑环路的三相线电流、三相线电压；

计算子单元，用于根据三相指令线电流以及所述采样的三相全桥拓扑环路的三相线电流，获取对应三相指令线电流与三相全桥拓扑环路的三相线电流之差；

调整子单元通过所述三相线电流之差与所述环路的调节量的乘积，以及所述三相线电压，所述三相电感量及其等效电阻值、所述三相线电流，对所述三相线电压进行调整，获取三相指令线电压。

例如图3所示，设所述三相电感量分别为：LA，LB，LC，且LA=LB=LC=L；所述三相电感量的等效电阻分别为RA,RB,RC,且RA=RB=RC=R；三相线电压分别为：e_ab，e_bc，e_ca;三相线流分别为i_ab，i_bc，i_ca；三相指令线电流i^* _ab，i^* _bc，i^* _ca，则所述三相指令线电压V^* _ab,V^* _bc,V^* _ca可以通过如下算法获取：

根据图3中的三相全桥拓扑，可得出以下公式：

$L_a*\frac{d\left(i_a\right)}{\mathrm{dt}}+R_a*i_a=e_{\mathrm{an}}-V_{\mathrm{ao}}-V_{\mathrm{on}}---\left(1\right)$

$L_b*\frac{d\left(i_b\right)}{\mathrm{dt}}+R_b*i_c=e_{\mathrm{bn}}-V_{\mathrm{bo}}-V_{\mathrm{on}}---\left(2\right)$

$L_c*\frac{d\left(i_c\right)}{\mathrm{dt}}+R_c*i_c=e_{\mathrm{cn}}-V_{\mathrm{co}}-V_{\mathrm{on}}---\left(3\right)$

其中，Rx为各相电感的等效串联电阻，ix为相电流；

一般三相电感基本相等，即La=Lb=Lc=L，Ra=Rb=Rc=R，则由（1）-（2），（2）-（3），（3）-（1）且i_ab=i_a-i_b；e_ab=e_a-e_b；v_ab=v_a-v_b可得：

$L*\frac{d\left(i_{\mathrm{ab}}\right)}{\mathrm{dt}}+R*i_{\mathrm{ab}}=e_{\mathrm{ab}}-V_{\mathrm{ab}}---\left(4\right)$

$L*\frac{d\left(i_{\mathrm{bc}}\right)}{\mathrm{dt}}+R*i_{\mathrm{bc}}=e_{\mathrm{bc}}-V_{\mathrm{bc}}---\left(5\right)$

$L*\frac{d\left(i_{\mathrm{ca}}\right)}{\mathrm{dt}}+R*i_{\mathrm{ca}}=e_{\mathrm{ca}}-V_{\mathrm{ca}}---\left(6\right)$

由（4），（5），（6）可以得到所述三相指令线电压三相全桥的指令电压为：

$V_{\mathrm{ab}}^{*}=e_{\mathrm{ab}}-L*\frac{d\left(i_{\mathrm{ab}}\right)}{\mathrm{dt}}-R*i_{\mathrm{ab}}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{\mathrm{ab}}^{*}-i_{\mathrm{ab}})---(7$

$V_{\mathrm{bc}}^{*}=e_{\mathrm{bc}}-L*\frac{d\left(i_{\mathrm{bc}}\right)}{\mathrm{dt}}-R*i_{\mathrm{bc}}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{\mathrm{bc}}^{*}-i_{\mathrm{bc}})---(8$

$V_{\mathrm{ca}}^{*}=e_{\mathrm{ca}}-L*\frac{d\left(i_{\mathrm{ca}}\right)}{\mathrm{dt}}-R*i_{\mathrm{ca}}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{\mathrm{ca}}^{*}-i_{\mathrm{ca}})---(9$

其中，所述（Kp+Ki/s）为环路的调节量。

通过以上控制方法实现的三相全桥拓扑电路的环路控制，由于直接通过三相线电压、线电流进行前馈及解耦控制，无需坐标变换，及线电压与相电压的转换，所以使得控制算法简洁，控制流程简化。且在本专利控制方法中直接通过三相线电压、线电流进行算法控制，从而解决了三相不平衡且无零线的系统中无法求出真正的相电压的情况下，传统dq变换基于相电压控制的局限性。而该控制方法不涉及相电压故可不受影响，且控制准确率大大提高。

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来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：（方法的步骤），所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种三相全桥拓扑环路的控制方法，其特征在于，该方法包括：

获取三相指令线电流以及三相全桥拓扑环路的三相线电流；

判断所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流是否相等；

如果所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流不相等，则对所述三相全桥拓扑环路的三相线电流及三相线电压进行调整；

所述对所述三相全桥拓扑环路的三相线电流及三相线电压进行调整的步骤，包括：

获取三相电感量及其等效电阻值、三相指令线电流以及该环路的调节量；

采样三相全桥拓扑环路的三相线电流、三相线电压；

根据三相指令线电流以及所述采样的三相全桥拓扑环路的三相线电流，获取对应三相指令线电流与三相全桥拓扑环路的三相线电流之差；

通过所述三相线电流之差与所述环路的调节量的乘积，以及所述三相线电压，所述三相电感量及其等效电阻值、所述三相线电流，对所述三相线电压进行调整，获取三相指令线电压；

设所述三相电感量分别为：LA，LB，LC，且LA＝LB＝LC＝L；所述三相电感量的等效电阻分别为RA,RB,RC,且RA＝RB＝RC＝R；三相线电压分别为：e_ab,e_bc,e_ca；三相线流分别为i_ab，i_bc，i_ca；三相指令线电流i^* _ab，i^* _bc，i^* _ca，则所述三相指令线电压V^* _ab,V^* _bc,V^* _ca为：

$V_{ab}^{*}=e_{ab}-L*\frac{d\left(i_{ab}\right)}{dt}-R*i_{ab}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{ab}^{*}-i_{ab})$

$V_{bc}^{*}=e_{bc}-L*\frac{d\left(i_{bc}\right)}{dt}-R*i_{bc}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{bc}^{*}-i_{bc})$

$V_{ca}^{*}=e_{ca}-L*\frac{d\left(i_{ca}\right)}{dt}-R*i_{ca}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{ca}^{*}-i_{ca})$

其中，所述(K_p+K_i/s)为环路的调节量。

2.根据权利要求1所述的三相全桥拓扑环路的控制方法,其特征在于，该控制方法还包括：

根据所述三相指令线电压V^* _ab,V^* _bc,V^* _ca，确定其对应的扇区；

根据所述三相指令线电压V^* _ab,V^* _bc,V^* _ca及其对应扇区，控制所述三相全桥拓扑环路的开关管。

3.一种三相全桥拓扑环路的控制装置，其特征在于，该装置包括：

信息获取单元，用于获取三相指令线电流以及三相全桥拓扑环路的三相线电流；

判断单元，用于判断所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流是否相等；

调整单元，用于如果所述三相指令线电流与之对应的三相全桥拓扑环路的三相线电流不相等，则对所述三相全桥拓扑环路的三相线电流及三相线电压进行调整；

所调整单元，包括：

信息获取子单元，用于获取三相电感量及其等效电阻值、三相指令线电流以及该环路的调节量；

采样子单元，用于采样三相全桥拓扑环路的三相线电流、三相线电压；

计算子单元，用于根据三相指令线电流以及所述采样的三相全桥拓扑环路的三相线电流，获取对应三相指令线电流与三相全桥拓扑环路的三相线电流之差；

调整子单元通过所述三相线电流之差与所述环路的调节量的乘积，以及所述三相线电压，所述三相电感量及其等效电阻值、所述三相线电流，对所述三相线电压进行调整，获取三相指令线电压；

设所述三相电感量分别为：LA，LB，LC，且LA＝LB＝LC＝L；所述三相电感量的等效电阻分别为RA,RB,RC,且RA＝RB＝RC＝R；三相线电压分别为：e_ab,e_bc,e_ca；三相线流分别为i_ab，i_bc，i_ca；三相指令线电流i^* _ab，i^* _bc，i^* _ca，则所述三相指令线电压V^* _ab,V^* _bc,V^* _ca为：

$V_{ab}^{*}=e_{ab}-L*\frac{d\left(i_{ab}\right)}{dt}-R*i_{ab}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{ab}^{*}-i_{ab})$

$V_{bc}^{*}=e_{bc}-L*\frac{d\left(i_{bc}\right)}{dt}-R*i_{bc}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{bc}^{*}-i_{bc})$

$V_{ca}^{*}=e_{ca}-L*\frac{d\left(i_{ca}\right)}{dt}-R*i_{ca}-(K_p+\frac{K_i}{s})(i_{ca}^{*}-i_{ca})$

其中，所述(K_p+K_i/s)为环路的调节量。

4.根据权利要求3所述的三相全桥拓扑环路的控制装置,其特征在于，该控制装置还包括：

确定单元，用于根据所述三相指令线电压V^* _ab,V^* _bc,V^* _ca，确定其对应的扇区；

控制单元，用于根据所述三相指令线电压V^* _ab,V^* _bc,V^* _ca及其对应扇区，控制所述三相全桥拓扑环路的开关管。