CN111969868A - 无功电流环给定量计算方法及模块、单相pwm整流器控制方法及系统 - Google Patents

无功电流环给定量计算方法及模块、单相pwm整流器控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种无功电流环给定量计算方法，包括：获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua,根据单相PWM整流器网侧实时电压Ua计算得到单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms；当单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms不满足预设条件且单相PWM整流器没有满载时，所述无功电流环的给定量Iq_ref不等于零。本发明通过控制无功电流环的给定量Iq_ref不等于零来控制单相PWM整流器发出无功功率从而实现相应无功补偿，可以代替专用的无功补偿装置，节约成本和占地，实施方便，可以产生巨大的经济效益。

Description

无功电流环给定量计算方法及模块、单相PWM整流器控制方法 及系统
技术领域
本发明涉及交流电气化铁道机车牵引变流器技术领域，具体涉及一种无功电流环给定量计算方法及模块、单相PWM整流器控制方法及系统。
背景技术
目前，我国先后引进、消化并吸收了国外新型机车车辆技术，推出了HXD系列重载电力机车和CRH系列高速动车组，这些车型均采用交流传动技术，其牵引传动系统的网侧均采用单相PWM整流器与牵引网实现电能传递，通过控制单相PWM整流器来实现网侧电流正弦化且与电压同相位，从而获得单位功率因数。
随着铁路高速发展，交-直-交型电力机车或动车组牵引功率越来越大，行车密度也越来越大，这会引发一系列接触网的问题，如当接触网感性负荷过大，会导致接触网的电压损耗变大，电压幅值小于正常电压范围的下限值，相反，当接触网容性负荷过大，会导致接触网电压幅值升高，电压幅值大于正常电压范围的上限值，而接触网长期低压或高压运行均会对电网安全带来巨大危害，系统稳定性差，经受不起事故异常及负荷强烈变化对系统的冲击，十分容易造成大面积停电和系统瓦解。要改善接触网电压幅值过小或过大的现状，我们一般是在接触网上增加无功补偿装置，通过补偿接触网线路上的的无功功率来改善接触网电压幅值，但是，如果在既有线路上进行改造升级增加无功补偿装置，会存在施工场地和费用等一系列问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一方面在于提供一种无功电流环给定量计算方法，该方法应用于包括无功电流环的单相PWM整流器控制系统中，在满足预设条件且单相PWM整流器没有满载的情况下，可以通过控制无功电流环的给定量不等于零来控制单相PWM整流器发出无功功率，从而实现对接触网的无功补偿，采用本发明能在不影响机车正常运行的前提下改善接触网电压幅值，而且可以减少额外无功补偿装置的投入，节约成本。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
无功电流环给定量计算方法，应用于包括无功电流环的单相PWM整流器控制系统，所述方法包括：
获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua，根据单相PWM整流器网侧实时电压Ua计算得到单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms；
当单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms不满足预设条件且单相PWM整流器没有满载时，所述无功电流环的给定量Iq_ref不等于零。
进一步地，所述单相PWM整流器控制系统还包括有功电流环，所述方法还包括：
获取单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref；
获取有功电流环的给定量Id_ref；
根据单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms、单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref和有功电流环的给定量Id_ref计算无功电流环的给定量Iq_ref。
进一步地，所述根据单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms、单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref和有功电流环的给定量Id_ref计算无功电流环的给定量Iq_ref包括：
分别获取单相PWM整流器网侧电压的预设上限值UT_max和预设下限值UT_min；
判断单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms是否大于等于单相PWM整流器网侧电压的下限值UT_min且小于等于单相PWM整流器网侧电压的上限值UT_max，如果是，令Iq-ref＝0，否则，进行下一步；
判断单相PWM整流器是否满载，如果是，令Iq-ref＝0，否则，进行下一步；
获取单相PWM整流器网侧额定电流有效值Ie，获取调节系数k；
判断k(UT_ref-UT_rms)是否大于
Figure BDA0002635176350000021
如果是，令
Figure BDA0002635176350000022
否则，进行下一步；
判断k(UT_ref-UT_rms)是否小于
Figure BDA0002635176350000023
如果是，令
Figure BDA0002635176350000024
否则令Iq_ref＝k(UT_ref-UT_rms)。
本发明的第二方面在于提供一种单相PWM整流器控制方法，应用于包括电压环和电流环的单相PWM整流器控制系统，所述电流环包括有功电流环和无功电流环，所述方法包括：
获取电压环的给定量和反馈量；
获取无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq；
获取有功电流环的反馈量Id；
根据电压环的给定量和反馈量计算得到电压环的输出量，其中，所述电压环的输出量作为所述有功电流环的给定量Id_ref；
根据无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq计算得到无功电流环的输出量；
根据有功电流环的给定量Id_ref和反馈量Id计算得到有功电流环的输出量；
对有功电流环的输出量进行补偿得到第一输出量，对无功电流环的输出量进行补偿得到第二输出量，根据第一输出量和第二输出量，通过Park反变换得到SPWM调制量；
根据SPWM调制量，通过SPWM单元生成控制信号控制单相PWM整流器；
其中，获取的无功电流环给定量Iq_ref根据上述方法计算得到。
进一步地，还包括：
获取单相PWM整流器网侧实时电流Ia；
获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua；
对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角后得到Ub，根据Ua、Ub和反馈的初始同步相位进行Park变换，得到网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq，将Uq/Ud作为反馈值，将Uq/Ud＝0作为目标值，进行锁相闭环控制，获得单相PWM整流器网侧实时电压Ua的标准同步相位；
对单相PWM整流器网侧实时电流Ia延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过Park变换得到有功电流环的反馈量Id和无功电流环的反馈量Iq。
进一步地，所述对有功电流环的输出量进行补偿得到第一输出量，对无功电流环的输出量进行补偿得到第二输出量，根据第一输出量和第二输出量，通过Park反变换得到SPWM调制量包括：
对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过Park变换得到单相PWM整流器网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq；
根据所述d轴分量Ud和所述反馈量Iq计算得到d轴电压补偿项ΔUd，根据所述q轴分量Uq和所述反馈量Id计算得到q轴电压补偿项ΔUq；
对所述d轴电压补偿项ΔUd和有功电流环的输出量进行求和得到第一输出量，对所述q轴电压补偿项ΔUq和无功电流环的输出量进行求和得到第二输出量；
根据所述第一输出量、第二输出量和所述同步相位，通过Park反变换得到SPWM调制量。
本发明的第三方面在于提供一种无功电流环给定量计算模块，包括：
第一获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua，根据单相PWM整流器网侧实时电压Ua计算得到单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms；
其中，当单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms不满足预设条件且单相PWM整流器没有满载时，所述无功电流环的给定量Iq_ref不等于零。
进一步地，还包括：
第二获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref；
第三获取单元：用于获取有功电流环的给定量Id_ref；
第一计算单元：用于根据单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms、单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref和有功电流环的给定量Id_ref计算无功电流环的给定量Iq_ref。
进一步地，所述第一计算单元包括：
第四获取单元：用于分别获取单相PWM整流器网侧电压的预设上限值UT_max和预设下限值UT_min；
第一判断单元：用于判断单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms是否大于等于单相PWM整流器网侧电压的下限值UT_min且小于等于单相PWM整流器网侧电压的上限值UT_max，如果是，令Iq-ref＝0，否则，第二判断单元工作；
第二判断单元：用于判断单相PWM整流器是否满载，如果是，令Iq-ref＝0，否则，第四获取单元工作；
第五获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧额定电流有效值Ie，还用于获取调节系数k；
第三判断单元：用于判断k(UT_ref-UT_rms)是否大于
Figure BDA0002635176350000041
如果是，令
Figure BDA0002635176350000042
否则，判断k(UT_ref-UT_rms)是否小于
Figure BDA0002635176350000043
如果是，令
Figure BDA0002635176350000044
否则令Iq_ref＝k(UT_ref-UT_rms)。
本发明的第四方面在于提供一种单相PWM整流器控制系统，设置有电压环和电流环，所述电流环包括有功电流环和无功电流环，所述系统包括：
第六获取单元：用于获取电压环的给定量和反馈量；
第七获取单元：用于获取无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq；
第八获取单元：用于获取有功电流环的反馈量Id；
第二计算单元：用于根据电压环的给定量和反馈量计算得到电压环的输出量，其中，所述电压环的输出量作为所述有功电流环的给定量Id_ref；
第三计算单元：用于根据无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq计算得到无功电流环的输出量；
第四计算单元：用于根据有功电流环的给定量Id_ref和反馈量Id计算得到有功电流环的输出量；
补偿变换单元：用于对有功电流环的输出量进行补偿得到第一输出量，对无功电流环的输出量进行补偿得到第二输出量，并根据第一输出量和第二输出量，通过Park反变换得到SPWM调制量；
SPWM单元：用于根据SPWM调制量，通过SPWM单元生成控制信号控制单相PWM整流器；
其中，第七获取单元获取的无功电流环给定量Iq_ref由上述无功电流环给定量计算模块计算得到。
进一步地，还包括：
第九获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧实时电流Ia；
第十获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua；
同步相位生成单元：包括第一延迟单元、第一Pard变换单元和PLL锁相单元，用于对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角后得到Ub，根据Ua、Ub和反馈的初始同步相位进行Park变换，得到网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq，将Uq/Ud作为反馈值，将Uq/Ud＝0作为目标值，进行锁相闭环控制，获得单相PWM整流器网侧实时电压Ua的标准同步相位；
电流环反馈量生成单元：包括第二延迟单元和第二Park变换单元，用于对单相PWM整流器网侧实时电流Ia延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过Park变换得到有功电流环的反馈量Id和无功电流环的反馈量Iq。
进一步地，通过第一延迟单元对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过第一Park变换单元得到单相PWM整流器网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq，所述补偿变换单元包括：
第五计算单元：用于根据所述d轴分量Ud和所述反馈量Iq计算得到d轴电压补偿项ΔUd，根据所述q轴分量Uq和所述反馈量Id计算得到q轴电压补偿项ΔUq；
补偿单元：用于对所述d轴电压补偿项ΔUd和有功电流环的输出量进行求和得到第一输出量，还用于对所述q轴电压补偿项ΔUq和无功电流环的输出量进行求和得到第二输出量；
Park反变换单元：用于根据所述第一输出量、第二输出量和所述同步相位，通过Park反变换得到SPWM调制量。
本发明在单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms不满足预设条件且单相PWM整流器没有满载时，可以通过控制无功电流环的给定量Iq_ref不等于零来控制单相PWM整流器发出无功功率从而对接触网实现无功补偿，能在不影响机车正常运行的前提下改善接触网电压幅值过小的现状，而且可以代替专用的额外无功补偿装置，节约成本和占地，实施方便，可以产生巨大的经济效益。
附图说明
图1为根据一示例性实施例示出的一种无功电流环给定量计算方法流程图。
图2为根据一示例性实施例示出的一种单相PWM整流器控制方法流程图。
图3为根据一示例性实施例示出的一种单相PWM整流器控制框图。
图4为根据一示例性实施例示出的一种无功电流环给定量计算模块框图。
图5为根据一示例性实施例示出的一种单相PWM整流器控制系统结构框图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种无功电流环给定量计算方法，应用于包括无功电流环的单相PWM整流器控制系统，所述方法包括：
A1：获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua，根据单相PWM整流器网侧实时电压Ua计算得到单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms；
这里，当单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms不满足预设条件且单相PWM整流器没有满载时，可以令所述无功电流环的给定量Iq_ref不等于零。
这里需要说明的是，对于单相PWM整流器来说，通过控制单相PWM整流器输入电流就可以控制网侧(电力机车接触网侧)电流近似为正弦且与网侧电压同相位，实际应用中，是通过令单相PWM整流器控制系统中的无功电流环给定电流为零来使单相PWM整流器不发出无功功率，从而实现功率因数近似为1的目的，这也是现有电力机车传动系统中控制单相PWM整流器时采取的控制方法，但是随着铁路交通的发展，行车密度越来越大，接触网电压幅值会出现过高或过低，而接触网长期低压或高压运行均会对电网安全带来巨大危害，这个时候需要通过无功补偿的方式来改善接触网电压幅值，基于这一现状，本实施例在单相PWM整流器没有满载情况下，通过加入一定值的无功电流环给定电流来使单相PWM整流器发出无功功率，实际实施时，既可以使单相PWM整流器发出感性无功功率也可以使单相PWM整流器发出容性无功功率，由此既可以实现相应无功补偿，改善接触网电压幅值，还可以代替专用的无功补偿装置，节约成本和占地。
作为优选，本实施例还可以包括：
A2：获取单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref；
A3：获取有功电流环的给定量Id_ref；
A4：根据单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms、单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref和有功电流环的给定量Id_ref计算无功电流环的给定量Iq_ref。
作为优选，所述根据单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms、单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref和有功电流环的给定量Id_ref计算无功电流环的给定量Iq_ref，即步骤A4可以包括：
A41：分别获取单相PWM整流器网侧电压的预设上限值UT_max和预设下限值UT_min；
A42：判断单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms是否大于等于单相PWM整流器网侧电压的下限值UT_min且小于等于单相PWM整流器网侧电压的上限值UT_max，如果是，令Iq-ref＝0，否则，进行下一步；
A43：判断单相PWM整流器是否满载，如果是，令Iq-ref＝0，否则，进行下一步；
A44：获取单相PWM整流器网侧额定电流有效值Ie，获取调节系数k；
A45：判断k(UT_ref-UT_rms)是否大于
Figure BDA0002635176350000071
如果是，令
Figure BDA0002635176350000072
否则，进行下一步；
A46：判断k(UT_ref-UT_rms)是否小于
Figure BDA0002635176350000073
如果是，令
Figure BDA0002635176350000074
否则令Iq_ref＝k(UT_ref-UT_rms)。
这里需要说明的是，调节系数k的设置需要根据实际情况来确定，可以是经验参数，也可以是通过多次仿真来确定的一个较为合理的值，在实际运行过程中，接触网的运行电压在标准范围内就视为运行正常，这个标准范围的上限值可以预设为UT_max，相应的，这个标准范围的下限值可以预设为UT_min，上限值UT_max和下限值UT_min的具体设定可以根据实际情况来确定。另外，之所以要进行步骤A45和A46，主要是为了限制无功电流环给定量的幅值，是要确保单相PWM整流器在没有满载或轻载的情况下做出无功补偿，如果单相PWM整流器满载或重载，可以不进行无功补偿，即可以令Iqref＝0。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种单相PWM整流器控制方法，应用于包括电压环和电流环的单相PWM整流器控制系统，所述电流环包括有功电流环和无功电流环，所述方法包括：
B1：获取电压环的给定量和反馈量；
B2：获取无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq；
B3：获取有功电流环的反馈量Id；
B4：根据电压环的给定量和反馈量计算得到电压环的输出量，其中，所述电压环的输出量作为所述有功电流环的给定量Id_ref；
B5：根据无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq计算得到无功电流环的输出量；
B6：根据有功电流环的给定量Id_ref和反馈量Id计算得到有功电流环的输出量；
B7：对有功电流环的输出量进行补偿得到第一输出量，对无功电流环的输出量进行补偿得到第二输出量，根据第一输出量和第二输出量，通过Park反变换得到SPWM调制量；
B8：根据SPWM调制量，通过SPWM单元生成控制信号控制单相PWM整流器；
其中，获取的无功电流环给定量Iq_ref可以根据实施例1提供的方法计算得到。
作为优选，本实施例还可以包括：
C1：获取单相PWM整流器网侧实时电流Ia；
C2：获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua；
C3：对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角后得到Ub，根据Ua、Ub和反馈的初始同步相位进行Park变换，得到网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq，将Uq/Ud作为反馈值，将Uq/Ud＝0作为目标值，进行锁相闭环控制，获得单相PWM整流器网侧实时电压Ua的标准同步相位；
C4：对单相PWM整流器网侧实时电流Ia延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过Park变换得到有功电流环的反馈量Id和无功电流环的反馈量Iq。
这里需要说明的是，本实施例为锁相闭环控制，初始同步相位可以为零，也可以为其他值，在经过不断地采样和闭环修正后，最终都会得到准确的标准同步相位。
还需要说明的是，在步骤C4中，具体可以包括，对单相PWM整流器网侧实时电流Ia延迟π/2相位角后得到Ib，根据Ia、Ib和所述标准同步相位，通过Park变换得到有功电流环的反馈量Id和无功电流环的反馈量Iq。
作为优选，所述对有功电流环的输出量进行补偿得到第一输出量，对无功电流环的输出量进行补偿得到第二输出量，根据第一输出量和第二输出量，通过Park反变换得到SPWM调制量，即步骤B7，可以包括：
B71：对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过Park变换得到单相PWM整流器网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq；
B72：根据所述d轴分量Ud和所述反馈量Iq计算得到d轴电压补偿项ΔUd，根据所述q轴分量Uq和所述反馈量Id计算得到q轴电压补偿项ΔUq；
B73：对所述d轴电压补偿项ΔUd和有功电流环的输出量进行求和得到第一输出量，对所述q轴电压补偿项ΔUq和无功电流环的输出量进行求和得到第二输出量；
B74：根据所述第一输出量、第二输出量和所述同步相位，通过Park反变换得到SPWM调制量。
这里需要说明的是，在步骤B71中，具体可以包括，对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角后得到Ub，根据Ua、Ub和反馈的标准同步相位进行Park变换，得到网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq，在锁相闭环控制中，将Uq/Ud作为反馈值，将Uq/Ud＝0作为目标值，进行闭环控制，在步骤B72中，Uq/Ud可以不等于0。
为了更好地理解本发明，如图3所示，电压环的反馈量可以为单相PWM整流器的输出电压Udc，电压环的给定量U*dc根据实际情况设置，电压环中，电压环的反馈量和给定量之间的误差量作为电压环PI调节的输入量，经过电压环PI调节后的输出作为有功电流环的给定量Id_ref；有功电流环中，有功电流环的给定量Id_ref和反馈量Id之间的误差量作为有功电流环PI调节的输入量，本实施例对有功电流环PI调节的输出可以加上d轴电压补偿项ΔUd，同时对无功电流环PI调节的输出加上q轴电压补偿项ΔUq，从而达到快速响应的目的；无功电流环中，无功电流环的给定量Iq_ref(如图3所示，通过包括无功电流指令计算模块和限幅模块的无功电流环给定量计算模块获得，其中，通过无功电流指令计算模块计算无功电流环的初步给定量，通过限幅模块确定最终的无功电流环给定量，具体计算方法可以参考实施例1)和反馈量Iq之间的误差量作为无功电流环PI调节的输入量，同样地，为了达到快速响应的目的，本实施例可以对无功电流环PI调节的输出加上q轴电压补偿项ΔUq，同时对有功电流环PI调节的输出加上d轴电压补偿项ΔUd；对无功电流环的输出量和有功电流环的输出量分别加入补偿后，根据标准同步相位，通过Park反变换得到SPWM调制量。
实施例3
如图4所示，本实施例提供一种无功电流环给定量计算模块，包括：
第一获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua，根据单相PWM整流器网侧实时电压Ua计算得到单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms；
其中，当单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms不满足预设条件且单相PWM整流器没有满载时，所述无功电流环的给定量Iq_ref不等于零。
作为优选，本实施例还包括：
第二获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref；
第三获取单元：用于获取有功电流环的给定量Id_ref；
第一计算单元：用于根据单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms、单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref和有功电流环的给定量Id_ref计算无功电流环的给定量Iq_ref。
作为优选，第一计算单元可以包括：
第四获取单元：用于分别获取单相PWM整流器网侧电压的预设上限值UT_max和预设下限值UT_min；
第一判断单元：用于判断单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms是否大于等于单相PWM整流器网侧电压的下限值UT_min且小于等于单相PWM整流器网侧电压的上限值UT_max，如果是，令Iq-ref＝0，否则，第二判断单元工作；
第二判断单元：用于判断单相PWM整流器是否满载，如果是，令Iq-ref＝0，否则，第四获取单元工作；
第五获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧额定电流有效值Ie，还用于获取调节系数k；
第三判断单元：用于判断k(UT_ref-UT_rms)是否大于
Figure BDA0002635176350000101
如果是，令
Figure BDA0002635176350000102
否则，判断k(UT_ref-UT_rms)是否小于
Figure BDA0002635176350000103
如果是，令
Figure BDA0002635176350000104
否则令Iq_ref＝k(UT_ref-UT_rms)。
实施例4
如图5所示，本实施例提供一种单相PWM整流器控制系统，设置有电压环和电流环，所述电流环包括有功电流环和无功电流环，所述系统包括：
第六获取单元：用于获取电压环的给定量和反馈量；
第七获取单元：用于获取无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq；
第八获取单元：用于获取有功电流环的反馈量Id；
第二计算单元：用于根据电压环的给定量和反馈量计算得到电压环的输出量，其中，所述电压环的输出量作为所述有功电流环的给定量Id_ref；
第三计算单元：用于根据无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq计算得到无功电流环的输出量；
第四计算单元：用于根据有功电流环的给定量Id_ref和反馈量Id计算得到有功电流环的输出量；
补偿变换单元：用于对有功电流环的输出量进行补偿得到第一输出量，对无功电流环的输出量进行补偿得到第二输出量，并根据第一输出量和第二输出量，通过Park反变换得到SPWM调制量；
SPWM单元：用于根据SPWM调制量，通过SPWM单元生成控制信号控制单相PWM整流器；
其中，第七获取单元获取的无功电流环给定量Iq_ref可以由实施例3提供的无功电流环给定量计算模块计算得到。
作为优选，本实施例还包括：
第九获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧实时电流Ia；
第十获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua；
同步相位生成单元：包括第一延迟单元、第一Pard变换单元和PLL锁相单元，用于对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角后得到Ub，根据Ua、Ub和反馈的初始同步相位进行Park变换，得到网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq，将Uq/Ud作为反馈值，将Uq/Ud＝0作为目标值，进行锁相闭环控制，获得单相PWM整流器网侧实时电压Ua的标准同步相位；
电流环反馈量生成单元：包括第二延迟单元和第二Park变换单元，用于对单相PWM整流器网侧实时电流Ia延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过Park变换得到有功电流环的反馈量Id和无功电流环的反馈量Iq。
作为优选，本实施例通过第一延迟单元对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过第一Park变换单元得到单相PWM整流器网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq，所述补偿变换单元包括：
第五计算单元：用于根据所述d轴分量Ud和所述反馈量Iq计算得到d轴电压补偿项ΔUd，根据所述q轴分量Uq和所述反馈量Id计算得到q轴电压补偿项ΔUq；
补偿单元：用于对所述d轴电压补偿项ΔUd和有功电流环的输出量进行求和得到第一输出量，还用于对所述q轴电压补偿项ΔUq和无功电流环的输出量进行求和得到第二输出量；
Park反变换单元：用于根据所述第一输出量、第二输出量和所述同步相位，通过Park反变换得到SPWM调制量。
关于无功电流环给定量计算模块和单相PWM整流器控制系统的具体操作方式已经在方法实施例中进行了详细描述，此处不做详细阐述。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.无功电流环给定量计算方法，其特征在于，应用于包括无功电流环的单相PWM整流器控制系统，所述方法包括：
获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua，根据单相PWM整流器网侧实时电压Ua计算得到单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms；
当单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms不满足预设条件且单相PWM整流器没有满载时，所述无功电流环的给定量Iq_ref不等于零。
2.根据权利要求1所述的无功电流环给定量计算方法，其特征在于，所述单相PWM整流器控制系统还包括有功电流环，所述方法还包括：
获取单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref；
获取有功电流环的给定量Id_ref；
根据单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms、单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref和有功电流环的给定量Id_ref计算无功电流环的给定量Iq_ref。
3.根据权利要求2所述的无功电流环给定量计算方法，其特征在于，所述根据单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms、单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref和有功电流环的给定量Id_ref计算无功电流环的给定量Iq_ref包括：
分别获取单相PWM整流器网侧电压的预设上限值UT_max和预设下限值UT_min；
判断单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms是否大于等于单相PWM整流器网侧电压的下限值UT_min且小于等于单相PWM整流器网侧电压的上限值UT_max，如果是，令
Figure FDA0002635176340000015
否则，进行下一步；
判断单相PWM整流器是否满载，如果是，令
Figure FDA0002635176340000016
否则，进行下一步；
获取单相PWM整流器网侧额定电流有效值Ie，获取调节系数k；
判断
Figure FDA0002635176340000017
是否大于
Figure FDA0002635176340000011
如果是，令
Figure FDA0002635176340000012
否则，进行下一步；
判断
Figure FDA0002635176340000018
是否小于
Figure FDA0002635176340000013
如果是，令
Figure FDA0002635176340000014
否则令
Figure FDA0002635176340000019
4.单相PWM整流器控制方法，应用于包括电压环和电流环的单相PWM整流器控制系统，其特征在于，所述电流环包括有功电流环和无功电流环，所述方法包括：
获取电压环的给定量和反馈量；
获取无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq；
获取有功电流环的反馈量Id；
根据电压环的给定量和反馈量计算得到电压环的输出量，其中，所述电压环的输出量作为所述有功电流环的给定量Id_ref；
根据无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq计算得到无功电流环的输出量；
根据有功电流环的给定量Id_ref和反馈量Id计算得到有功电流环的输出量；
对有功电流环的输出量进行补偿得到第一输出量，对无功电流环的输出量进行补偿得到第二输出量，根据第一输出量和第二输出量，通过Park反变换得到SPWM调制量；
根据SPWM调制量，通过SPWM单元生成控制信号控制单相PWM整流器；
其中，获取的无功电流环给定量Iq_ref根据上述方法计算得到。
5.根据权利要求4所述的单相PWM整流器控制方法，其特征在于，还包括：
获取单相PWM整流器网侧实时电流Ia；
获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua；
对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角后得到Ub，根据Ua、Ub和反馈的初始同步相位进行Park变换，得到网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq，将Uq/Ud作为反馈值，将Uq/Ud＝0作为目标值，进行锁相闭环控制，获得单相PWM整流器网侧实时电压Ua的标准同步相位；
对单相PWM整流器网侧实时电流Ia延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过Park变换得到有功电流环的反馈量Id和无功电流环的反馈量Iq。
6.根据权利要求5所述的单相PWM整流器控制方法，其特征在于，所述对有功电流环的输出量进行补偿得到第一输出量，对无功电流环的输出量进行补偿得到第二输出量，根据第一输出量和第二输出量，通过Park反变换得到SPWM调制量包括：
对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过Park变换得到单相PWM整流器网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq；
根据所述d轴分量Ud和所述反馈量Iq计算得到d轴电压补偿项ΔUd，根据所述q轴分量Uq和所述反馈量Id计算得到q轴电压补偿项ΔUq；
对所述d轴电压补偿项ΔUd和有功电流环的输出量进行求和得到第一输出量，对所述q轴电压补偿项ΔUq和无功电流环的输出量进行求和得到第二输出量；
根据所述第一输出量、第二输出量和所述同步相位，通过Park反变换得到SPWM调制量。
7.无功电流环给定量计算模块，其特征在于，包括：
第一获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua，根据单相PWM整流器网侧实时电压Ua计算得到单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms；
其中，当单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms不满足预设条件且单相PWM整流器没有满载时，所述无功电流环的给定量Iq_ref不等于零。
8.根据权利要求7所述的无功电流环给定量计算模块，其特征在于，还包括：
第二获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref；
第三获取单元：用于获取有功电流环的给定量Id_ref；
第一计算单元：用于根据单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms、单相PWM整流器网侧标准电压有效值UT_ref和有功电流环的给定量Id_ref计算无功电流环的给定量Iq_ref。
9.根据权利要求8所述的无功电流环给定量计算模块，其特征在于，所述第一计算单元包括：
第四获取单元：用于分别获取单相PWM整流器网侧电压的预设上限值UT_max和预设下限值UT_min；
第一判断单元：用于判断单相PWM整流器网侧电压有效值UT_rms是否大于等于单相PWM整流器网侧电压的下限值UT_min且小于等于单相PWM整流器网侧电压的上限值UT_max，如果是，令
Figure FDA0002635176340000035
否则，第二判断单元工作；
第二判断单元：用于判断单相PWM整流器是否满载，如果是，令
Figure FDA0002635176340000036
否则，第四获取单元工作；
第五获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧额定电流有效值Ie，还用于获取调节系数k；
第三判断单元：用于判断
Figure FDA0002635176340000037
是否大于
Figure FDA0002635176340000031
如果是，令
Figure FDA0002635176340000032
否则，判断
Figure FDA0002635176340000038
是否小于
Figure FDA0002635176340000033
如果是，令
Figure FDA0002635176340000034
否则令
Figure FDA0002635176340000039
10.单相PWM整流器控制系统，其特征在于，设置有电压环和电流环，所述电流环包括有功电流环和无功电流环，所述系统包括：
第六获取单元：用于获取电压环的给定量和反馈量；
第七获取单元：用于获取无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq；
第八获取单元：用于获取有功电流环的反馈量Id；
第二计算单元：用于根据电压环的给定量和反馈量计算得到电压环的输出量，其中，所述电压环的输出量作为所述有功电流环的给定量Id_ref；
第三计算单元：用于根据无功电流环的给定量Iq_ref和反馈量Iq计算得到无功电流环的输出量；
第四计算单元：用于根据有功电流环的给定量Id_ref和反馈量Id计算得到有功电流环的输出量；
补偿变换单元：用于对有功电流环的输出量进行补偿得到第一输出量，对无功电流环的输出量进行补偿得到第二输出量，并根据第一输出量和第二输出量，通过Park反变换得到SPWM调制量；
SPWM单元：用于根据SPWM调制量，通过SPWM单元生成控制信号控制单相PWM整流器；
其中，第七获取单元获取的无功电流环给定量Iq_ref由权利要求7-9任意一项所述的无功电流环给定量计算模块计算得到。
11.根据权利要求9所述的单相PWM整流器控制系统，其特征在于，还包括：
第九获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧实时电流Ia；
第十获取单元：用于获取单相PWM整流器网侧实时电压Ua；
同步相位生成单元：包括第一延迟单元、第一Pard变换单元和PLL锁相单元，用于对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角后得到Ub，根据Ua、Ub和反馈的初始同步相位进行Park变换，得到网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq，将Uq/Ud作为反馈值，将Uq/Ud＝0作为目标值，进行锁相闭环控制，获得单相PWM整流器网侧实时电压Ua的标准同步相位；
电流环反馈量生成单元：包括第二延迟单元和第二Park变换单元，用于对单相PWM整流器网侧实时电流Ia延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过Park变换得到有功电流环的反馈量Id和无功电流环的反馈量Iq。
12.根据权利要求11所述的单相PWM整流器控制系统，其特征在于，通过第一延迟单元对单相PWM整流器网侧实时电压Ua延迟π/2相位角，根据所述标准同步相位，通过第一Park变换单元得到单相PWM整流器网侧实时电压Ua的d轴分量Ud和q轴分量Uq，所述补偿变换单元包括：
第五计算单元：用于根据所述d轴分量Ud和所述反馈量Iq计算得到d轴电压补偿项ΔUd，根据所述q轴分量Uq和所述反馈量Id计算得到q轴电压补偿项ΔUq；
补偿单元：用于对所述d轴电压补偿项ΔUd和有功电流环的输出量进行求和得到第一输出量，还用于对所述q轴电压补偿项ΔUq和无功电流环的输出量进行求和得到第二输出量；
Park反变换单元：用于根据所述第一输出量、第二输出量和所述同步相位，通过Park反变换得到SPWM调制量。
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