CN107528463A - 一种单相pwm整流器的网侧电流控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种单相PWM整流器的网侧电流控制方法，包括获取网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值和q轴给定值；根据网侧电压的角频率，计算网侧电流的波动相位差；根据网侧电压的相位角、网侧电流的波动相位差、d轴给定值和q轴给定值，计算网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值；根据网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值、q轴给定值、d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，生成单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节网侧电流。本申请针对电网频率波动对网侧电流的扰动，进行了前馈补偿控制，从而提高了控制精度。本申请还公开了一种单相PWM整流器的网侧电流控制装置，同样具有上述有益效果。

Description

一种单相PWM整流器的网侧电流控制方法及装置

技术领域

本申请涉及电气技术领域，特别涉及一种单相PWM整流器的网侧电流控制方法及装置。

背景技术

随着工业的发展，越来越多的中小功率电力电子设备通过单相电网并入电力系统中，单相PWM整流器在这些场合中得到了广泛应用。

PWM整流器是引入了PWM控制技术的高功率因数整流器。由于电力电子装置和非线性负载的广泛应用，电力系统中的谐波成分大量增加，进而导致电流波形畸变、电路的功率因数降低，严重影响了电网的电能质量。PWM整流器通过对网侧电流进行控制，可以使输入的网侧电流正弦化并与输入的网侧电压同相位变化，即，使得整流电路运行在单位功率因数状态下，有效提高了电能质量。

但是，相较于三相电网，单相电网更容易受到电网频率波动的影响，而在现有技术中，单相PWM整流器的网侧电流的闭环控制策略中并未考虑到电网频率波动对整流器输出的影响，因而难以在电网频率波动的情况下使得网侧电流与网侧电压同相位变化，导致单相电网中引入了无功功率，功率因数降低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种单相PWM整流器电流控制方法及装置，以便有效地消除电网频率波动对单相PWM整流器的网侧电流的影响，实现单位功率因数控制。

为解决上述技术问题，本申请提供一种单相PWM整流器的网侧电流控制方法，包括：

获取网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值和q轴给定值；

根据网侧电压的角频率，计算所述网侧电流的波动相位差；

根据所述网侧电压的相位角、所述网侧电流的波动相位差、d轴给定值和q轴给定值，计算所述网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值；

根据所述网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值、q轴给定值、d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，生成所述单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节所述网侧电流。

可选地，所述获取网侧电流的d轴采样值和q轴采样值包括：

采集所述网侧电流的α轴采样值和所述网侧电压的α轴采样值；

构建与所述网侧电流的α轴采样值正交的电流作为所述网侧电流的β轴采样值；

根据所述网侧电压的α轴采样值，生成所述网侧电压的相位角；

根据所述网侧电压的相位角，对所述网侧电流的α轴采样值和β轴采样值进行αβ/dq坐标变换，生成所述网侧电流的d轴采样值和q轴采样值；

所述获取网侧电流的d轴给定值和q轴给定值包括：

采集直流侧电压的采样值；

获取直流侧电压的给定值；

对所述直流侧电压的采样值和给定值的差值进行运算，生成所述网侧电流的d轴给定值；并将所述网侧电流的q轴给定值设为0。

可选地，所述根据所述网侧电压的α轴采样值，生成所述网侧电压的角频率和相位角包括：

根据所述网侧电压的α轴采样值，利用软锁相环生成所述网侧电压的角频率和相位角。

可选地，所述对所述直流侧电压的采样值和给定值的差值进行运算，生成所述网侧电流的d轴给定值包括：

对所述直流侧电压的采样值和给定值的差值进行比例积分运算，生成所述网侧电流的d轴给定值。

可选地，所述构建与所述网侧电流的α轴采样值正交的电流作为网侧电流的β轴采样值包括：

通过延迟因子e^-sT/4，获取与所述网侧电流的α轴采样值正交的电流，作为所述网侧电流的β轴采样值；其中，T＝0.02s，为电网的额定周期；

所述根据网侧电压的角频率，计算所述网侧电流的波动相位差的计算公式为：

其中，为所述网侧电流的波动相位差，ω(k)为所述网侧电压的角频率，T_s为采样周期，n＝T/T_s。

可选地，所述根据所述网侧电压的相位角、所述网侧电流的波动相位差、d轴给定值和q轴给定值，计算所述网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值的计算公式为：

其中，i_{d_c}(k)和i_{q_c}(k)分别为所述网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，i^* _d(k)为所述网侧电流的d轴给定值，θ(k)为所述网侧电压的相位角。

可选地，所述根据所述网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值、q轴给定值、d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，生成所述单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节所述网侧电流包括：

根据所述网侧电流的d轴采样值、d轴给定值和d轴前馈修正值，计算生成所述网侧电压的d轴耦合量；

根据所述网侧电流的q轴采样值、q轴给定值和q轴前馈修正值，计算生成所述网侧电压的q轴耦合量；

对所述网侧电压的d轴耦合量和q轴耦合量进行解耦运算，生成所述网侧电压的d轴作用量和q轴作用量；

对所述网侧电压的d轴作用量和q轴作用量进行dq/αβ坐标变换，生成所述网侧电压的α轴修正值；

对所述网侧电压的α轴采样值和α轴修正值的差值进行SPWM调制，生成所述单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节所述网侧电流。

本申请还提供了一种单相PWM整流器的网侧电流控制装置，包括：

获取模块：用于获取网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值和q轴给定值；

前馈修正模块：用于根据网侧电压的角频率，计算所述网侧电流的波动相位差；并根据所述网侧电压的相位角、所述网侧电流的波动相位差、d轴给定值和q轴给定值，计算所述网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值；

控制模块：用于根据所述网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值、q轴给定值、d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，生成所述单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节所述网侧电流。

可选地，所述获取模块具体包括：

获取单元：用于获取所述网侧电流的α轴采样值、所述网侧电压的α轴采样值、所述直流侧电压的采样值和给定值，构建与所述网侧电流的α轴采样值正交的电流作为所述网侧电流的β轴采样值；

第一计算单元：用于根据所述网侧电压的α轴采样值，生成所述网侧电压的相位角；

αβ/dq坐标变换单元：用于根据所述网侧电压的相位角，对所述网侧电流的α轴采样值和β轴采样值进行αβ/dq坐标变换，生成所述网侧电流的d轴采样值和q轴采样值；

第二计算单元：用于对所述直流侧电压的采样值和给定值的差值进行运算，生成所述网侧电流的d轴给定值；并将所述网侧电流的q轴给定值设为0。

可选地，所述控制模块具体包括：

第三计算单元：用于根据所述网侧电流的d轴采样值、d轴给定值和d轴前馈修正值，计算生成所述网侧电压的d轴耦合量；根据所述网侧电流的q轴采样值、q轴给定值和q轴前馈修正值，计算生成所述网侧电压的q轴耦合量；

解耦单元：用于对所述网侧电压的d轴耦合量和q轴耦合量进行解耦运算，生成所述网侧电压的d轴作用量和q轴作用量；

dq/αβ坐标变换单元：用于对所述网侧电压的d轴作用量和q轴作用量进行dq/αβ坐标变换，生成所述网侧电压的α轴修正值；

SPWM调制单元：用于对所述网侧电压的α轴采样值和α轴修正值的差值进行SPWM调制，生成所述单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节所述网侧电流。

本申请所提供的单相PWM整流器的网侧电流控制方法中，获取网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值和q轴给定值；根据网侧电压的角频率，计算所述网侧电流的波动相位差；根据所述网侧电压的相位角、所述网侧电流的波动相位差、d轴给定值和q轴给定值，计算所述网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值；根据所述网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值、q轴给定值、d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，生成所述单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节所述网侧电流。

可见，相比于现有技术，本申请所提供的单相PWM整流器的网侧电流控制方法中，通过对电网频率波动进行监测和计算，得到网侧电流的波动相位差，并利用网侧电流的波动相位差计算生成网侧电流的前馈修正值，进而在对网侧电流的控制过程中进行前馈补偿，从而消除电网频率波动对网侧电流的影响。由此可见，本申请所提供的单相PWM整流器的网侧电流控制方法，可以有效提高控制精度，使得网侧电流在电网频率波动时也可以运行在单位功率因数状态下。本申请所提供的单相PWM整流器的网侧电流控制装置可以实现上述单相PWM整流器的网侧电流控制方法，同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请实施例所提供的一种单相PWM整流器的网侧电流控制方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的一种获取网侧电流的d轴采样值和q轴采样值过程的流程图；

图3为本申请实施例所提供的一种生成单相PWM整流器的开关管的驱动信号过程的流程图；

图4为本申请实施例所提供的一种单相PWM整流器的网侧电流控制方法的示意图；

图5为本申请实施例所提供的一种生成开关管的驱动信号的过程示意图；

图6为本申请实施例所提供的一种单相PWM整流器的网侧电流控制装置的结构框图。

具体实施方式

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种单相PWM整流器的网侧电流控制方法的流程图，主要包括以下步骤：

步骤101：获取网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值和q轴给定值。

对于单相PWM整流器的网侧电流控制，可以借鉴三相PWM整流器，因此，一般在对单相PWM整流器中的电压/电流等进行分析与控制时，也同样是在两相旋转坐标系即dq坐标系中进行的。因此，首先需要将闭环控制过程中的被控量的采样值和给定值由两相静止坐标系即αβ坐标系变换到两相旋转坐标系中。由于单相电网中实际上不存在β轴的相关变量，因此，可以将单相电网中的变量本身作为其α轴量，而构建出与之正交的量作为β轴量，以便进行坐标变换，进而实现对网侧电流的控制。

根据上述内容，要获取网侧电流的α轴采样值和β轴采样值，首先需要采集网侧电流值作为其α轴采样值，然后构建出与该α轴采样值正交的电流作为其β轴采样值。请参考图2，图2为本申请实施例所提供的一种获取网侧电流的d轴采样值和q轴采样值过程的流程图。主要包括以下步骤：

步骤1011：采集网侧电流的α轴采样值和网侧电压的α轴采样值。

通过采集电路分别对网侧电流和网侧电压进行采集，并将采集得到的数值分别作为网侧电流的α轴采样值和网侧电压的α轴采样值。需要说明的是，采集电路的采集频率应当为电网额定频率的整数倍。

步骤1012：构建与网侧电流的α轴采样值正交的电流作为网侧电流的β轴采样值。

作为一种优选实施例，构建与网侧电流的α轴采样值正交的电流时，可以通过延迟因子e^-sT/4来获取网侧电流延时T/4之后的采样值作为网侧电流的β轴采样值；其中，T＝0.02s，为电网的额定周期。例如，当采样频率为10kHz时，采样电路在一个电网额定周期内的采样次数为200次，则其在1/4个电网额定周期内的采样次数为50次，因而可以将当前采样数据前的第50个数据作为网侧电流的β轴采样值。

需要说明的是，之所以选择e^-sT/4为延迟因子，是因为T/4是满足正交条件的最小延迟时间，计算较为简单；当然，本领域技术人员也可以根据实际使用情况选择其他的延迟因子并进行相关分析和计算，本申请实施例对此并不进行限定。

步骤1013：根据网侧电压的α轴采样值，生成网侧电压的相位角。

作为一种优选实施例，可以利用软锁相环生成网侧电压的相位角。相比于硬锁相环，软锁相环可以节约硬件成本，且使用方便。

步骤1014：根据网侧电压的相位角，对网侧电流的α轴采样值和β轴采样值进行αβ/dq坐标变换，生成网侧电流的d轴采样值和q轴采样值。

具体地，进行αβ/dq坐标变换的计算公式为

i_d(k)＝i_α(k)cosθ(k)+i_β(k)sinθ(k)、

i_q(k)＝-sinθ(k)i_α(k)+cosθ(k)i_β(k)，

其中，i_d(k)和i_q(k)分别为网侧电流的d轴采样值和q轴采样值，i_α(k)和i_β(k)分别为网侧电流的α轴采样值和β轴采样值，θ(k)为网侧电压的相位角。

而另一方面，在获取网侧电流的给定值时，需要通过整流电路的直流侧电压给定值进行计算。具体地，首先需要对整流电路的直流侧电压进行采集，获取直流侧电压的采样值，并将其与直流侧电压的给定值进行作差处理，然后对两者的差值进行运算，将得到的结果作为网侧电流的d轴给定值，并将网侧电流的q轴给定值设为0。其中，作为一种优选实施例，可以构建电压外环PI控制器，对所述差值进行PI控制运算，得到网侧电流的d轴给定值。至于电压外环PI控制器的具体参数，可由本领域技术人员自行调试选择并设置，本申请实施例对此并不进行限定。

步骤102：根据网侧电压的角频率，计算网侧电流的波动相位差。

如果电网频率发生波动，则其势必会影响到网侧电流的相位。而又由于网侧电流的β轴采样值是基于延时因子得到的，所以，当电网频率波动时，步骤101中得到的网侧电流的β轴采样值很可能是不准确的，并不与网侧电流的α轴采样值完全正交，因此，由其计算得到的网侧电流的d轴采样值和q轴采样值也是不准确的。为了对电网频率波动造成的影响进行补偿控制，首先需要根据网侧电压的角频率，计算网侧电流的波动相位差，其计算公式为

其中，为网侧电流的波动相位差，ω(k)为网侧电压的角频率，T_s为采样周期，n＝T/T_s。网侧电压的角频率与相位角一样，具体可以通过锁相环根据网侧电压的α轴采样值计算生成。

步骤103：根据网侧电压的相位角、网侧电流的波动相位差、d轴给定值和q轴给定值，计算网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值。

通过计算网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，可以对网侧电流进行前馈补偿控制，以达到减小电网频率波动对网侧电流的影响的目的。至于前馈修正值的计算方法，作为一种优选实施例，本申请实施例所给出的网侧电流的前馈修正值的计算公式为

其中，i_{d_c}(k)和i_{q_c}(k)分别为网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，i^* _d(k)为所述网侧电流的d轴给定值。由于网侧电流的q轴给定值为0，因此这里并不涉及它的相关计算。

步骤104：根据网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值、q轴给定值、d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，生成单相PWM整流器的开关管的驱动信号。

单相PWM整流器中开关管的开通和关断直接影响了网侧电流，因此，控制器不仅要计算得到控制输出量，还要进一步根据控制输出量计算生成开关管的驱动信号，以便对网侧电流进行调节。请参考图3，图3为本申请实施例所提供的一种生成单相PWM整流器的开关管的驱动信号过程的流程图，主要包括以下步骤：

步骤1041：根据网侧电流的d轴采样值、d轴给定值和d轴前馈修正值，计算生成网侧电压的d轴耦合量；根据网侧电流的q轴采样值、q轴给定值和q轴前馈修正值，计算生成网侧电压的q轴耦合量。

在本申请实施例所提供的网侧电流控制方法中，网侧电流的d轴采样值、d轴给定值和d轴前馈修正值共同作用影响对网侧电压的d轴耦合量，同样地，网侧电压的q轴耦合量是由网侧电流的q轴采样值、q轴给定值和q轴前馈修正值共同作用影响的，因此，可以分别对网侧电流的d轴采样值、d轴给定值和d轴前馈修正值的合并结果，以及网侧电流的q轴采样值、q轴给定值和q轴前馈修正值的合并结果进行运算，生成网侧电压的d轴耦合量和q轴耦合量。其中，由于网侧电流的q轴给定值为0，因此这里并不涉及它的相关计算。并且，作为一种优选实施例，可以使用电流内环PI控制器对上述合并结果进行PI控制运算，以便生成网侧电压的d轴耦合量和q轴耦合量。

步骤1042：对网侧电压的d轴耦合量和q轴耦合量进行解耦运算，生成网侧电压的d轴作用量和q轴作用量。

步骤1043：对网侧电压的d轴作用量和q轴作用量进行dq/αβ坐标变换，生成网侧电压的α轴修正值。

当进行控制量输出时，需要输出的是两相静止坐标系中网侧电压的α轴修正值，因此需要进行dq/αβ坐标变换。具体地，坐标变换公式为

u_rα(k)＝cosθ(k)×u_d(k)-sinθ(k)×u_q(k)，

其中，u_rα(k)为网侧电压的α轴修正值，u_d(k)为网侧电压的d轴作用量，u_q(k)为网侧电压的q轴作用量。

步骤1044：对网侧电压的α轴采样值和α轴修正值的差值进行SPWM调制，生成单相PWM整流器的开关管的驱动信号。

首先，计算网侧电压的α轴采样值和α轴修正值的差值，即网侧电压的控制输出量：

V_ab(k)＝V_α(k)-u_rα(k)，

其中，V_ab(k)为网侧电压的控制输出量，V_α(k)为网侧电压的α轴采样值。然后对V_ab(k)进行SPWM调制，得到单相PWM整流电路中的开关管的驱动信号，进而对网侧电流进行调整。

可见，本申请实施例所提供的单相PWM整流器的网侧电流控制方法，相比于现有技术，在进行网侧电流的控制时考虑到了电网频率波动造成的影响。本申请通过计算电网频率波动引起的网侧电流的波动相位差，并在控制器中设置了相应大小的前馈补偿，使得电网频率波动造成的影响得以补偿，因而提高了对网侧电流的控制效果，使得整流电路在电网频率波动的情况下，依然可以运行在单位功率因数状态。

请参考图4，图4为本申请实施例所提供的一种单相PWM整流器的网侧电流控制方法的示意图。

如图4所示的单相PWM整流器，其主回路电路主要包括补偿电感L、电阻R、负载电阻R_L、滤波电容C_d以及由四个全控型功率开关管S1、S2、S3和S4构成的H桥。

通过采集得到的网侧电流的α轴采样值i_α(k)经过延迟因子_e ^-sT/4处理后，得到了网侧电流的β轴采样值i_β(k)；通过采集得到的网侧电压的α轴采样值V_α(k)，经过锁相环处理后，得到了网侧电压的角频率ω(k)和相位角θ(k)；根据网侧电压的相位角θ(k)对网侧电流的α轴采样值i_α(k)和β轴采样值i_β(k)进行αβ/dq坐标变换，可以得到网侧电流的d轴采样值i_d(k)和q轴采样值i_q(k)。

通过采集可以得到直流侧电压的采样值V_dc(k)，将其与直流侧电压的给定值进行作差处理，并将两者的差值经过电压外环PI控制器进行PI控制运算之后，得到网侧电流的d轴给定值i^* _d(k)，同时将网侧电流的q轴给定值i^* _q(k)设为0。根据网侧电流的前馈修正值的计算公式，可以计算得到网侧电流的d轴前馈修正值i_{d_c}(k)和q轴前馈修正值i_{q_c}(k)。

最后，根据网侧电流的d轴采样值i_d(k)、d轴给定值i^* _d(k)和d轴前馈修正值i_{d_c}(k)，以及网侧电流的q轴采样值i_q(k)、q轴给定值i^* _q(k)和q轴前馈修正值i_{q_c}(k)，进行一系列相关处理和计算，生成开关管S1、S2、S3和S4的驱动信号P1、P2、P3和P4，以便对网侧电流进行调节。该部分内容请参考图5，图5为本申请实施例所提供的一种生成开关管驱动信号的过程的示意图。

如图5所示，将网侧电流的d轴采样值i_d(k)、d轴给定值i^* _d(k)和d轴前馈修正值i_{d_c}(k)，以及网侧电流的q轴采样值i_q(k)、q轴给定值i^* _q(k)和q轴前馈修正值i_{q_c}(k)分别送入电流内环PI控制器进行PI控制运算，得到网侧电压的d轴耦合量u_{d_u}(k)和q轴耦合量u_{q_}u(k)，并将该运算结果进行解耦运算，得到网侧电压的d轴作用量u_d(k)和q轴作用量u_q(k)。然后对网侧电压的d轴作用量u_d(k)和q轴作用量u_q(k)进行dq/αβ坐标变换，得到网侧电压的α轴修正值u_rα(k)，并计算网侧电压的α轴修正值u_rα(k)与α轴采样值V_α(k)的差值，即网侧电压的控制输出量V_ab(k)，对网侧电压的控制输出量V_ab(k)进行SPWM调制，得到开关管S1、S2、S3和S4的驱动信号P1、P2、P3和P4，以便对网侧电流进行调节。

下面对本申请实施例所提供的单相PWM整流器的网侧电流控制装置进行介绍。下文描述的单相PWM整流器的网侧电流控制装置与上文描述的单相PWM整流器的网侧电流控制方法可相互对应参照。

请参阅图6，图6为本申请所提供的一种单相PWM整流器的网侧电流控制装置的结构框图；包括获取模块601、前馈修正模块602和控制模块603。

获取模块601主要用于获取网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值和q轴给定值，包括获取单元6011、第一计算单元6012、αβ/dq坐标变换单元6013和第二计算单元6014。

其中，获取单元6011主要用于获取网侧电流的α轴采样值、网侧电压的α轴采样值、直流侧电压的采样值和给定值，构建与网侧电流的α轴采样值正交的电流作为网侧电流的β轴采样值。

第一计算单元6012主要用于根据网侧电压的α轴采样值，生成网侧电压的相位角。

αβ/dq坐标变换单元6013主要用于根据网侧电压的相位角，对网侧电流的α轴采样值和β轴采样值进行αβ/dq坐标变换，生成网侧电流的d轴采样值和q轴采样值。

第二计算单元6014主要用于对直流侧电压的采样值和给定值的差值进行运算，生成网侧电流的d轴给定值；并将网侧电流的q轴给定值设为0。

前馈修正模块602主要用于根据网侧电压的角频率，计算网侧电流的波动相位差；并根据网侧电压的相位角、网侧电流的波动相位差、d轴给定值和q轴给定值，计算网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值。

控制模块603主要用于根据网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值、q轴给定值、d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，生成单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节网侧电流。具体地，控制模块603包括第三计算单元6031、解耦单元6032、dq/αβ坐标变换单元6033和SPWM调制单元6034。

其中，第三计算单元6031主要用于对网侧电流的d轴采样值、d轴给定值和d轴前馈修正值进行运算，得到网侧电压的d轴耦合量；并对网侧电流的q轴采样值、q轴给定值和q轴前馈修正值进行运算，生成网侧电压的q轴耦合量。

解耦单元6032主要用于对网侧电压的d轴耦合量和q轴耦合量进行解耦运算，生成网侧电压的d轴作用量和q轴作用量。

dq/αβ坐标变换单元6033主要用于对网侧电压的d轴作用量和q轴作用量进行dq/αβ坐标变换，生成网侧电压的α轴修正值。

SPWM调制单元6034主要用于对网侧电压的α轴采样值和α轴修正值的差值进行SPWM调制，生成单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节网侧电流。

可见，本申请所提供的单相PWM整流器的网侧电流控制装置，利用前馈修正模块对电网频率波动对网侧电流造成的扰动进行了补偿计算，得到了网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，以便对网侧电流进行补偿控制，使得网侧电流在电网频率波动的情况下依然可以运行在单位功率因数的状态下，提高电路效率和电能质量。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种单相PWM整流器的网侧电流控制方法，其特征在于，包括：

获取网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值和q轴给定值；

根据网侧电压的角频率，计算所述网侧电流的波动相位差；

根据所述网侧电压的相位角、所述网侧电流的波动相位差、d轴给定值和q轴给定值，计算所述网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值；

根据所述网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值、q轴给定值、d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，生成所述单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节所述网侧电流。

2.根据权利要求1所述单相PWM整流器的网侧电流控制方法，其特征在于，所述获取网侧电流的d轴采样值和q轴采样值包括：

采集所述网侧电流的α轴采样值和所述网侧电压的α轴采样值；

构建与所述网侧电流的α轴采样值正交的电流作为所述网侧电流的β轴采样值；

根据所述网侧电压的α轴采样值，生成所述网侧电压的相位角；

根据所述网侧电压的相位角，对所述网侧电流的α轴采样值和β轴采样值进行αβ/dq坐标变换，生成所述网侧电流的d轴采样值和q轴采样值；

所述获取网侧电流的d轴给定值和q轴给定值包括：

采集直流侧电压的采样值；

获取直流侧电压的给定值；

对所述直流侧电压的采样值和给定值的差值进行运算，生成所述网侧电流的d轴给定值；并将所述网侧电流的q轴给定值设为0。

3.根据权利要求2所述单相PWM整流器的网侧电流控制方法，其特征在于，所述根据所述网侧电压的α轴采样值，生成所述网侧电压的角频率和相位角包括：

根据所述网侧电压的α轴采样值，利用软锁相环生成所述网侧电压的角频率和相位角。

4.根据权利要求2所述单相PWM整流器的网侧电流控制方法，其特征在于，所述对所述直流侧电压的采样值和给定值的差值进行运算，生成所述网侧电流的d轴给定值包括：

对所述直流侧电压的采样值和给定值的差值进行比例积分运算，生成所述网侧电流的d轴给定值。

5.根据权利要求2至4任一项所述单相PWM整流器的网侧电流控制方法，其特征在于，所述构建与所述网侧电流的α轴采样值正交的电流作为网侧电流的β轴采样值包括：

通过延迟因子e^-sT/4，获取与所述网侧电流的α轴采样值正交的电流，作为所述网侧电流的β轴采样值；其中，T＝0.02s，为电网的额定周期；

所述根据网侧电压的角频率，计算所述网侧电流的波动相位差的计算公式为：

其中，为所述网侧电流的波动相位差，ω(k)为所述网侧电压的角频率，T_s为采样周期，n＝T/T_s。

6.根据权利要求5所述单相PWM整流器的网侧电流控制方法，其特征在于，所述根据所述网侧电压的相位角、所述网侧电流的波动相位差、d轴给定值和q轴给定值，计算所述网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值的计算公式为：

其中，i_{d_c}(k)和i_{q_c}(k)分别为所述网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，i^* _d(k)为所述网侧电流的d轴给定值，θ(k)为所述网侧电压的相位角。

7.根据权利要求6所述单相PWM整流器的网侧电流控制方法，其特征在于，所述根据所述网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值、q轴给定值、d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，生成所述单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节所述网侧电流包括：

根据所述网侧电流的d轴采样值、d轴给定值和d轴前馈修正值，计算生成所述网侧电压的d轴耦合量；

根据所述网侧电流的q轴采样值、q轴给定值和q轴前馈修正值，计算生成所述网侧电压的q轴耦合量；

对所述网侧电压的d轴耦合量和q轴耦合量进行解耦运算，生成所述网侧电压的d轴作用量和q轴作用量；

对所述网侧电压的d轴作用量和q轴作用量进行dq/αβ坐标变换，生成所述网侧电压的α轴修正值；

对所述网侧电压的α轴采样值和α轴修正值的差值进行SPWM调制，生成所述单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节所述网侧电流。

8.一种单相PWM整流器的网侧电流控制装置，其特征在于，包括：

获取模块：用于获取网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值和q轴给定值；

前馈修正模块：用于根据网侧电压的角频率，计算所述网侧电流的波动相位差；并根据所述网侧电压的相位角、所述网侧电流的波动相位差、d轴给定值和q轴给定值，计算所述网侧电流的d轴前馈修正值和q轴前馈修正值；

控制模块：用于根据所述网侧电流的d轴采样值、q轴采样值、d轴给定值、q轴给定值、d轴前馈修正值和q轴前馈修正值，生成所述单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节所述网侧电流。

9.根据权利要求8所述单相PWM整流器的网侧电流控制装置，其特征在于，所述获取模块具体包括：

获取单元：用于获取所述网侧电流的α轴采样值、所述网侧电压的α轴采样值、所述直流侧电压的采样值和给定值，构建与所述网侧电流的α轴采样值正交的电流作为所述网侧电流的β轴采样值；

第一计算单元：用于根据所述网侧电压的α轴采样值，生成所述网侧电压的相位角；

αβ/dq坐标变换单元：用于根据所述网侧电压的相位角，对所述网侧电流的α轴采样值和β轴采样值进行αβ/dq坐标变换，生成所述网侧电流的d轴采样值和q轴采样值；

第二计算单元：用于对所述直流侧电压的采样值和给定值的差值进行运算，生成所述网侧电流的d轴给定值；并将所述网侧电流的q轴给定值设为0。

10.根据权利要求8或者9所述单相PWM整流器的网侧电流控制装置，其特征在于，所述控制模块具体包括：

第三计算单元：用于根据所述网侧电流的d轴采样值、d轴给定值和d轴前馈修正值，计算生成所述网侧电压的d轴耦合量；根据所述网侧电流的q轴采样值、q轴给定值和q轴前馈修正值，计算生成所述网侧电压的q轴耦合量；

解耦单元：用于对所述网侧电压的d轴耦合量和q轴耦合量进行解耦运算，生成所述网侧电压的d轴作用量和q轴作用量；

dq/αβ坐标变换单元：用于对所述网侧电压的d轴作用量和q轴作用量进行dq/αβ坐标变换，生成所述网侧电压的α轴修正值；

SPWM调制单元：用于对所述网侧电压的α轴采样值和α轴修正值的差值进行SPWM调制，生成所述单相PWM整流器的开关管的驱动信号，以便调节所述网侧电流。