CN105897011B - 一种pwm整流器的控制方法及控制装置 - Google Patents

一种pwm整流器的控制方法及控制装置 Download PDF

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Abstract

一种PWM整流器的控制方法及控制装置，PWM整流器的输入源出现的故障能够被准确、快速地检测到，从而保证了故障检测的可靠性。该PWM整流器的控制方法包括：检测PWM整流器的直流母线电压；当PWM整流器的直流母线电压低于设定值时，控制PWM整流器处于整流模式，能量从PWM整流器的输入源流向负载。

Description

一种PWM整流器的控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)整流器的控制方法及控制装置。
背景技术
随着电力电子技术的发展，PWM整流器被广泛应用于各种对供电可靠性要求较高的场合，例如在通信领域中，便可以采用PWM整流器为关键负载供电。
现有技术中，PWM整流器工作时，PWM整流器的主开关管互补发波，PWM整流器的工作模式根据PWM整流器的负载类型进行自动切换：当PWM整流器的负载为吸收性负载时，PWM整流器处于整流模式，能量从PWM整流器的输入源流向负载；当PWM整流器的负载为回馈性负载时，PWM整流器处于回馈模式，能量从PWM整流器的负载流向输入源。
然而，当PWM整流器的负载为回馈性负载时，若PWM整流器的输入源出现故障，由于能量是从PWM整流器的负载流向输入源的，PWM整流器的输入源出现的故障将很难被准确、快速地检测到，影响了故障检测的可靠性。
发明内容
本发明实施例提供一种PWM整流器的控制方法及控制装置，解决了PWM整流器的输入源出现的故障很难被准确、快速地检测到，从而影响了故障检测的可靠性的问题。
本发明实施例提供一种PWM整流器的控制方法，包括：
检测PWM整流器的直流母线电压；当PWM整流器的直流母线电压低于设定值时，控制PWM整流器处于整流模式，能量从PWM整流器的输入源流向负载。
进一步的，当PWM整流器的直流母线电压不低于设定值时，控制PWM整流器处于回馈模式，能量从PWM整流器的负载流向输入源。
优选的，在控制PWM整流器处于回馈模式之前，还包括确定PWM整流器的输入源允许能量流入。
在本发明的一个具体实施例中，当PWM整流器为T型PWM整流器时，控制PWM整流器处于整流模式，具体包括：控制T型PWM整流器中桥臂上的Boost主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态；控制PWM整流器处于回馈模式，具体包括：当PWM整流器为T型PWM整流器时，控制T型PWM整流器中桥臂上的Buck主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态。
本发明实施例还提供一种PWM整流器的控制装置，包括：
检测模块，用于检测PWM整流器的直流母线电压；
控制模块，用于当PWM整流器的直流母线电压低于设定值时，控制PWM整流器处于整流模式，能量从PWM整流器的输入源流向负载。
进一步的，控制模块，还用于当PWM整流器的直流母线电压不低于设定值时，控制PWM整流器处于回馈模式，能量从PWM整流器的负载流向输入源。
优选的，控制模块，还用于在控制PWM整流器处于回馈模式之前，确定PWM整流器的输入源允许能量流入。
在本发明的一个具体实施例中，当PWM整流器为T型PWM整流器时，控制模块，具体用于控制T型PWM整流器中桥臂上的Boost主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态，此时，PWM整流器处于整流模式；控制模块，具体用于当PWM整流器为T型PWM整流器时，控制T型PWM整流器中桥臂上的Buck主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态，此时，PWM整流器处于回馈模式。
本发明实施例提供的PWM整流器的控制方法及控制装置，根据PWM整流器的直流母线电压控制PWM整流器的工作模式；当PWM整流器的直流母线电压较低时，PWM整流器的输入源可能出现故障，因此此时控制PWM整流器处于整流模式，使PWM整流器的输入源没有能量流入，避免对输入源的检测干扰，从而PWM整流器的输入源出现的故障能够被准确、快速地检测到，保证了故障检测的可靠性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的PWM整流器的控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的PWM整流器的控制方法的详细流程示意图；
图3为现有技术中三电平T型PWM整流器的电路示意图；
图4为本发明实施例提供的PWM整流器的控制装置的结构示意图。
图5为本发明实施例提供的产生PWM脉冲信号的整流环路的电路示意图。
具体实施方式
为了给出保证故障检测可靠性的实现方案，本发明实施例提供了一种PWM整流器的控制方法及控制装置，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明一实施例还提供了一种PWM整流器的控制方法，如图1所示，具体可以包括如下步骤：
步骤101、检测PWM整流器的直流母线电压；
步骤102、当PWM整流器的直流母线电压低于设定值时，控制PWM整流器处于整流模式，能量从PWM整流器的输入源流向负载。
进一步的，当PWM整流器的直流母线电压不低于设定值时，控制PWM整流器处于回馈模式，能量从PWM整流器的负载流向输入源。
即本发明实施例提供的PWM整流器的控制方法及控制装置，根据PWM整流器的直流母线电压控制PWM整流器的工作模式。具体的，当PWM整流器的直流母线电压较高时，说明PWM整流器的输入源未出现故障，此时控制PWM整流器处于回馈模式；而当PWM整流器的直流母线电压较低时，说明PWM整流器的输入源可能出现故障，此时控制PWM整流器处于整流模式，使PWM整流器的输入源没有能量流入，避免对输入源的检测干扰，从而PWM整流器的输入源出现的故障能够被准确、快速地检测到，保证了故障检测的可靠性。
优选的，在控制PWM整流器处于回馈模式之前，还包括确定PWM整流器的输入源允许能量流入，可以避免能量流动造成的输入源污染或输入源损坏。
因此，实际实施时，本发明实施例提供的PWM整流器的控制方法的详细流程图可以如图2所示，具体包括如下步骤：
步骤201、判断PWM整流器的输入源是否允许能量流入。
当PWM整流器的输入源允许能量流入时，进入步骤202；
当PWM整流器的输入源不允许能量流入时，直接进入步骤205。
步骤202、检测PWM整流器的直流母线电压；
步骤203、判断PWM整流器的直流母线电压是否低于设定值。
当PWM整流器的直流母线电压不低于设定值时，进入步骤204；
当PWM整流器的直流母线电压低于设定值时，进入步骤205；
步骤204、控制PWM整流器处于回馈模式，能量从PWM整流器的负载流向输入源。
步骤205、控制PWM整流器处于整流模式，能量从PWM整流器的输入源流向负载。
进一步的，为了避免PWM整流器的直流母线电压在上述设定值左右波动而导致的PWM整流器的工作模式的频繁切换，也可以采用迟滞切换的方式，设置第一设定值和第二设定值两个设定值，并且第二设定值大于第一设定值，具体的：
当PWM整流器的直流母线电压低于第一设定值时，控制PWM整流器处于整流模式，能量从PWM整流器的输入源流向负载；
当PWM整流器的直流母线电压高于第二设定值时，控制PWM整流器处于回馈模式，能量从PWM整流器的负载流向输入源；
当PWM整流器的直流母线电压不低于第一设定值、且不高于第二设定值时，控制PWM整流器处于当前模式(整流模式或回馈模式)不变。
在本发明的一个具体实施例中，当PWM整流器为T型PWM整流器时，控制PWM整流器处于整流模式，具体包括：控制T型PWM整流器中桥臂上的Boost(升压)主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态；控制PWM整流器处于回馈模式，具体包括：控制T型PWM整流器中桥臂上的Buck(降压)主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态。
例如，图3所示为现有技术中的一种三电平T型PWM整流器。在交流输入源AC的正半周，开关管Q1为Buck主开关管，开关管Q3为Boost主开关管；在交流输入源AC的负半周，开关管Q2为Boost主开关管，开关管Q4为Buck主开关管。
即在控制图3所示的三电平T型PWM整流器时，在交流输入源AC的正半周，若要控制三电平T型PWM整流器处于整流模式，则控制开关管Q3处于斩波状态，其它开关管处于关断状态；在交流输入源AC的正半周，若要控制三电平T型PWM整流器处于回馈模式，则控制开关管Q1处于斩波状态，其它开关管处于关断状态；在交流输入源AC的负半周，若要控制三电平T型PWM整流器处于整流模式，则控制开关管Q2处于斩波状态，其它开关管处于关断状态；在交流输入源AC的负半周，若要控制三电平T型PWM整流器处于回馈模式，则控制开关管Q4处于斩波状态，其它开关管处于关断状态。
在本发明的其它具体实施例中，PWM整流器也可以为其它类型的PWM整流器，控制方式在此不再举例详述。
基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的PWM整流器的控制方法，相应地，本发明另一实施例还提供了一种PWM整流器的控制装置，如图4所示，具体可以包括如下模块：
检测模块401，用于检测PWM整流器的直流母线电压；
控制模块402，用于当PWM整流器的直流母线电压低于设定值时，控制PWM整流器处于整流模式，能量从PWM整流器的输入源流向负载。
进一步的，控制模块402，还用于当PWM整流器的直流母线电压不低于设定值时，控制PWM整流器处于回馈模式，能量从PWM整流器的负载流向输入源。
优选的，控制模块402，还用于在控制PWM整流器处于回馈模式之前，确定PWM整流器的输入源允许能量流入。
在本发明的一个具体实施例中，当PWM整流器为T型PWM整流器时，控制模块402，具体用于控制T型PWM整流器中桥臂上的Boost主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态，此时，PWM整流器处于整流模式；控制模块402，具体用于当PWM整流器为T型PWM整流器时，控制T型PWM整流器中桥臂上的Buck主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态，此时，PWM整流器处于回馈模式。
实际实施时，驱动PWM整流器的斩波开关管的PWM脉冲信号，可以根据PWM整流器的输入电压、输入电流和直流母线电压等信号，通过图5虚线框中所示整流环路产生。
具体的，该整流环路可以包括三个PI(Proportional Integral，比例积分)控制器、一个PLL(Phase Locked Loop，锁相环)、四个加法器和一个乘法器，其中，PLL对PWM整流器的输入电压进行锁相，Ia为PWM整流器的输入电流，Pbus为PWM整流器的正直流母线电压，Nbus为PWM整流器的负直流母线电压，Bus_ref为PWM整流器的直流母线参考电压。
实际实施时，整流环路产生的PWM脉冲信号和PWM整流器的控制装置产生的控制决策一并输入给PWM发波单元，由PWM发波单元输出PWM整流器中各开关管的驱动信号，实现控制PWM整流器的工作。
综上所述，采用本发明实施例提供的PWM整流器的控制方法及控制装置，可以根据PWM整流器的输入源、PWM整流器的直流母线电压来综合控制PWM整流器的工作模式，不但能够保证故障检测的可靠性，也能够对输入源进行保护，扩展PWM整流器的应用场景。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中特定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中特定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中特定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种PWM整流器的控制方法，其特征在于，包括：
检测PWM整流器的直流母线电压；
当PWM整流器的直流母线电压低于设定值时，控制PWM整流器处于整流模式，能量从PWM整流器的输入源流向负载；其中，所述设定值是根据PWM整流器的输入源发生故障时PWM整流器的直流母线电压确定的，当PWM整流器的直流母线电压低于所述设定值时，所述PWM整流器的输入源处于故障状态。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：
当PWM整流器的直流母线电压不低于设定值时，控制PWM整流器处于回馈模式，能量从PWM整流器的负载流向输入源。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在控制PWM整流器处于回馈模式之前，还包括：
确定PWM整流器的输入源允许能量流入。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制PWM整流器处于整流模式，具体包括：
当PWM整流器为T型PWM整流器时，控制T型PWM整流器中桥臂上的Boost主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态。
5.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，控制PWM整流器处于回馈模式，具体包括：
当PWM整流器为T型PWM整流器时，控制T型PWM整流器中桥臂上的Buck主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态。
6.一种PWM整流器的控制装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于检测PWM整流器的直流母线电压；
控制模块，用于当PWM整流器的直流母线电压低于设定值时，控制PWM整流器处于整流模式，能量从PWM整流器的输入源流向负载；其中，所述设定值是根据PWM整流器的输入源发生故障时PWM整流器的直流母线电压确定的，当PWM整流器的直流母线电压低于所述设定值时，所述PWM整流器的输入源处于故障状态。
7.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块，还用于当PWM整流器的直流母线电压不低于设定值时，控制PWM整流器处于回馈模式，能量从PWM整流器的负载流向输入源。
8.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块，还用于在控制PWM整流器处于回馈模式之前，确定PWM整流器的输入源允许能量流入。
9.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块，具体用于当PWM整流器为T型PWM整流器时，控制T型PWM整流器中桥臂上的Boost主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态。
10.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块，具体用于当PWM整流器为T型PWM整流器时，控制T型PWM整流器中桥臂上的Buck主开关管处于斩波状态，控制T型PWM整流器中的其它开关管处于关断状态。
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