CN206523803U - 整流器的控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种整流器的控制电路，包括：输出侧电压运算器、电压环比例积分控制器、电流运算器、电流环比例控制器、输入侧电压运算器、滤波装置及输入侧采集装置；整流器的输出侧、输出侧电压运算器、电压环比例积分控制器、电流运算器、电流环比例控制器及输入侧电压运算器依次连接，并且输入侧电压运算器连接整流器的控制端；输出侧电压运算器还接入参考电压；输入侧采集装置包括输入端和输出端，输入侧采集装置的输入端连接整流器的输入侧，输入侧采集装置的输出端包括电流输出端和电压输出端，电压输出端连接输入侧电压运算器；滤波装置连接在电流输出端与电流运算器之间。该控制电路可以达到使得整流器的输出电压稳定的有益效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种整流器的控制电路。
背景技术
随着电力电子技术的进步，对电能质量的要求越来越高。但是工业产品中不可避免使用到非线性负载，从而对电网电压造成畸变、谐波污染、不平衡等问题也备受关注。整流器作为变频电源不可缺少的一个环节，可以使得网侧输入电流保持正弦化，减少电网污染。目前常见整流器控制方法中包括：电压定向电流解耦双闭环控制、电压定向直接功率控制、单周期控制等。
针对目前常用的电压定向电流解耦双闭环控制方法中，电流环采用比例积分控制器。由于比例积分控制器中积分项的存在，导致实际控制产生延时，在负载存在瞬间变化时，整流器的输出电压存在一个较长的波动时间，这个波动会引起输出电压上存在较大纹波。
实用新型内容
基于此，有必要提供一种使得整流器的输出电压稳定的整流器的控制电路。
一种整流器的控制电路，包括：输出侧电压运算器、电压环比例积分控制器、电流运算器、电流环比例控制器、输入侧电压运算器、滤波装置及输入侧采集装置；
整流器的输出侧、所述输出侧电压运算器、所述电压环比例积分控制器、所述电流运算器、所述电流环比例控制器及所述输入侧电压运算器依次连接，并且所述输入侧电压运算器连接所述整流器的控制端；所述输出侧电压运算器还接入参考电压；
所述输入侧采集装置包括输入端和输出端，所述输入侧采集装置的输入端连接所述整流器的输入侧，所述输入侧采集装置的输出端包括电流输出端和电压输出端，所述电压输出端连接所述输入侧电压运算器；所述滤波装置连接在所述电流输出端与所述电流运算器之间。
在其中一个实施例中，所述输出侧电压运算器包括两个输入端及一个输出端，所述输出侧电压运算器的一个输入端连接所述整流器的输出侧，所述输出侧电压运算器的另一个输入端接入参考电压；
所述电压环比例积分控制器包括输入端和输出端，所述电压环比例积分控制器的输入端连接所述输出侧电压运算器的输出端；所述电压环比例积分控制器的输出端连接所述电流运算器。
在其中一个实施例中，所述滤波装置包括输入端和输出端，所述滤波装置的输入端连接所述输入侧采集装置的所述电流输出端；
所述电流运算器包括两个输入端及一个输出端，所述电流运算器的一个输入端连接所述输出侧电压运算器的输出端，所述电流运算器的另一个输入端连接所述滤波装置的输出端，所述电流运算器的输出端连接所述整流器的控制端。
在其中一个实施例中，所述电流环比例控制器包括输入端和输出端，所述电流环比例控制器的输入端连接所述电流运算器的输出端；
所述输入侧电压运算器包括两个输入端和一个输出端，所述输入侧电压运算器的一个输入端连接所述电流环比例控制器的输出端，所述输入侧电压运算器的另一个输入端连接所述输入侧采集装置的所述电压输出端，所述输入侧电压运算器的输出端连接所述整流器的控制端。
在其中一个实施例中，还包括PWM调制器，所述整流器为三相PWM整流器；所述PWM调制器连接在所述输入侧电压运算器与所述整流器之间。
在其中一个实施例中，所述输入侧采集装置包括锁相环及第一d-q变换模块和第二d-q变换模块；所述锁相环连接在所述整流器的输入侧，并连接所述第一d-q变换模块和所述第二d-q变换模块；所述第一d-q变换模块连接所述滤波装置，所述第二d-q变换模块连接所述输入侧电压运算器。
在其中一个实施例中，所述第一d-q变换模块和所述第二d-q变换模块均包括两个输入端和一个输出端；所述第一d-q变换模块的一个输入端和所述第二d-q变换模块的一个输入端均连接所述锁相环的输出端；所述第一d-q变换模块的另一个输入端输入所述整流器的输入侧的电流，所述第二d-q变换模块的另一个输入端输入所述整流器的输入侧的电压；所述第一d-q变换模块的输出端连接所述滤波装置；所述第二d-q变换模块连接所述输入侧电压运算器。
在其中一个实施例中，所述滤波装置为卡尔曼滤波器。
在其中一个实施例中，所述输出侧电压运算器为输出侧电压加法器，或/及，所述电流运算器为电流加法器，或/及输入侧电压运算器为输入侧电压加法器。
在其中一个实施例中，还包括所述整流器。
由于整流器的输出侧、所述输出侧电压运算器、所述电压环比例积分控制器、所述电流运算器、所述电流环比例控制器及所述输入侧电压运算器依次连接，并且所述输入侧电压运算器连接所述整流器的控制端；所述输出侧电压运算器还接入参考电压；所述输入侧采集装置包括输入端和输出端，所述输入侧采集装置的输入端连接所述整流器的输入侧，所述输入侧采集装置的输出端包括电流输出端和电压输出端，所述电压输出端连接所述输入侧电压运算器；所述滤波装置连接在所述电流输出端与所述电流运算器之间。因此，上述整流器的控制电路基于电压定向电流解耦双闭环控制电路，电流环不再采用比例积分控制器，而是采用电流环比例控制器与滤波装置相互配合的方式代替了原有的比例积分控制器，从而，提高控制电路的响应速度，减少控制延迟，达到使得整流器的输出电压稳定的有益效果。
附图说明
图1为一实施例的整流器的控制电路的结构示意图；
图2为另一实施例的整流器的控制电路的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，一实施例的整流器的控制电路，包括：输出侧电压运算器110、电压环比例积分控制器120、电流运算器130、电流环比例控制器140、输入侧电压运算器150、滤波装置160及输入侧采集装置170。
整流器200的输出侧、输出侧电压运算器110、电压环比例积分控制器120、电流运算器130、电流环比例控制器140及输入侧电压运算器150依次连接，并且输入侧电压运算器150连接整流器200的控制端；输出侧电压运算器110还接入参考电压Uref；参考电压Uref为整流器200为达到整流目的需要输出的电压的参考值，该参考值可以根据经验确定。
输入侧采集装置170包括输入端和输出端，输入侧采集装置170的输入端连接整流器200的输入侧，输入侧采集装置170的输出端包括电流输出端Id/Iq和电压输出端Ud，电压输出端Ud连接输入侧电压运算器150；滤波装置160连接在电流输出端Id/Iq与电流运算器130之间。
输出侧电压运算器110为对整流器200的输出侧电压及参考电压Uref进行运算的运算器。该运算器与整流器200的输出侧及参考电压Uref连接。进一步地，该运算器可以为加法器，对正向输入到该运算器的参考电压Uref及反向输入到该运算器的整流器200的输出侧电压进行加法运算，从而，得到参考电压Uref与输出侧电压的偏差。可以理解地，该运算器也可以为减法器，此时，参考电压Uref和输出侧电压均需正向输入到该运算器，才能得到参考电压Uref与输出侧电压的偏差。
电压环比例积分控制器120为在电压环所采用的控制器，就该控制器为比例积分控制器。该比例积分控制器对输出侧电压运算器110的输出结果进行处理，得到电流环的参考电流值。需要说明的是，该处理为利用目前已有的比例积分传递函数进行处理。
输入侧采集装置170为对整流器200的输入侧电流和输入侧电压进行采集、处理并输出的装置。输入侧采集装置170的输出端包括电流输出端Id/Iq和电压输出端Ud，其中电流输出端Id/Iq为输出经过处理的电流的输出端，电压输出端Ud为经过处理的电压的输出端。
滤波装置160为对波形进行滤波的装置，如可以为滤波器，具体地，可以为有限冲激响应(FIR)滤波器或无限冲激响应(IIR)滤波器。在本实施例中，滤波装置160连接电流输出端Id/Iq，对电流输出端Id/Iq输出的电流进行滤波。
电流运算器130为对电流进行运算的运算器。在本实施例中，电流运算器130连接电压环比例积分控制器120及滤波装置160，对电压环比例积分控制器120输出的参考电流值及滤波装置160的滤波结果进行运算处理得到电流偏差。进一步地，该运算器可以为加法器，对正向输入到该运算器的参考电流及反向输入到该运算器的滤波装置160的滤波结果，从而，得到电流偏差。可以理解地，该运算器也可以为减法器，此时，参考电流和滤波结果均需正向输入到该运算器，才能得到电流偏差。
电流环比例控制器140为在电流环所采用的控制器，该控制器为比例控制器。该比例积分控制器对电流运算器130输出的电流偏差进行处理，得到控制量。需要说明的是，该处理为利用目前已有的比例传递函数进行处理。
输入侧电压运算器150为与整流器200的输入侧经过输入侧采集装置170连接的对电压进行运算的运算器。在本实施例中，将输入侧采集装置170的电压输出端Ud输出的电压作为前馈电压，输入到输入侧电压运算器150。输入侧电压运算器150对电流环比例控制器140输出的控制量及电压输出端Ud输出的前馈电压进行运算处理，得到参考控制电压。进一步地，该运算器可以为加法器，对正向输入到该运算器的控制量及前馈电压进行加法处理，从而，得到参考控制电压。参考控制电压为对整流器200进行控制的电压。输入侧电压运算器150连接整流器200的控制端，从而对整流器200进行控制。
由于整流器200的输出侧、输出侧电压运算器110、电压环比例积分控制器120、电流运算器130、电流环比例控制器140及输入侧电压运算器150依次连接，并且输入侧电压运算器150连接整流器200的控制端；输出侧电压运算器110还接入参考电压Uref；输入侧采集装置170包括输入端和输出端，输入侧采集装置170的输入端连接整流器200的输入侧，输入侧采集装置170的输出端包括电流输出端Id/Iq和电压输出端Ud，电压输出端Ud连接输入侧电压运算器150；滤波装置160连接在电流输出端Id/Iq与电流运算器130之间。因此，上述整流器200的控制电路基于电压定向电流解耦双闭环控制电路，电流环不再采用比例积分控制器，而是采用电流环比例控制器140与滤波装置160相互配合的方式代替了原有的比例积分控制器，从而，提高控制电路的响应速度，减少控制延迟，达到使得整流器200的输出电压稳定的有益效果。
在其中一个实施例中，输出侧电压运算器110包括两个输入端及一个输出端，输出侧电压运算器110的一个输入端连接整流器200的输出侧，输出侧电压运算器110的另一个输入端接入参考电压Uref；
电压环比例积分控制器120包括输入端和输出端，电压环比例积分控制器120的输入端连接输出侧电压运算器110的输出端；电压环比例积分控制器120的输出端连接电流运算器130。
在其中一个实施例中，滤波装置160包括输入端和输出端，滤波装置160的输入端连接输入侧采集装置170的电流输出端Id/Iq；
电流运算器130包括两个输入端及一个输出端，电流运算器130的一个输入端连接输出侧电压运算器110的输出端，电流运算器130的另一个输入端连接滤波装置160的输出端，电流运算器130的输出端连接整流器200的控制端。
在其中一个实施例中，电流环比例控制器140包括输入端和输出端，电流环比例控制器140的输入端连接电流运算器130的输出端；
输入侧电压运算器150包括两个输入端和一个输出端，输入侧电压运算器150的一个输入端连接电流环比例控制器140的输出端，输入侧电压运算器150的另一个输入端连接输入侧采集装置170的电压输出端Ud，输入侧电压运算器150的输出端连接整流器200的控制端。
请参阅图2，在其中一个实施例中，还包括PWM调制器180，整流器200为三相PWM整流器；PWM调制器180连接在输入侧电压运算器150与整流器200之间。从而通过PWM波的形式对整流器200进行控制，进一步提高输出电压的稳定性。
在其中一个实施例中，输入侧采集装置170包括锁相环171及第一d-q变换模块172和第二d-q变换模块173；锁相环171连接在整流器200的输入侧，并连接第一d-q变换模块172和第二d-q变换模块173；第一d-q变换模块172连接滤波装置160，第二d-q变换模块173连接输入侧电压运算器150。本实施例对应的工作过程为：通过锁相环171得到整流器200的输入侧的相位角，第一d-q变换模块172对整流器200的输入侧电流进行d-q变换得到电流分量，该电流分量包括有功电流分量和无功电流分量，第二d-q变换模块173对整流器200的输入侧电压进行d-q变换得到整流器200的输入侧的电压峰值，作为前馈电压。
具体地，第一d-q变换模块172和第二d-q变换模块173均包括两个输入端和一个输出端；第一d-q变换模块172的一个输入端和第二d-q变换模块173的一个输入端均连接锁相环171的输出端；第一d-q变换模块172的另一个输入端输入整流器200的输入侧的电流，第二d-q变换模块173的另一个输入端输入整流器200的输入侧的电压；第一d-q变换模块172的输出端连接滤波装置160；第二d-q变换模块173连接输入侧电压运算器150。
在其中一个实施例中，为了进一步提高整流器200的输出电压的稳定性，滤波装置160为卡尔曼滤波器。如此，保证在滤波阶数较小的情况下，得到更好的滤波效果，而在滤波阶数较高的情况下，可以仍然可以得到使得整流器200的输出电压稳定的有益效果。
在其中一个实施例中，输出侧电压运算器110为输出侧电压加法器，或/及，电流运算器130为电流加法器，或/及输入侧电压运算器150为输入侧电压加法器。
在其中一个实施例中，还包括整流器200。
以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出多个变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种整流器的控制电路，其特征在于，包括：输出侧电压运算器、电压环比例积分控制器、电流运算器、电流环比例控制器、输入侧电压运算器、滤波装置及输入侧采集装置；
整流器的输出侧、所述输出侧电压运算器、所述电压环比例积分控制器、所述电流运算器、所述电流环比例控制器及所述输入侧电压运算器依次连接，并且所述输入侧电压运算器连接所述整流器的控制端；所述输出侧电压运算器还接入参考电压；
所述输入侧采集装置包括输入端和输出端，所述输入侧采集装置的输入端连接所述整流器的输入侧，所述输入侧采集装置的输出端包括电流输出端和电压输出端，所述电压输出端连接所述输入侧电压运算器；所述滤波装置连接在所述电流输出端与所述电流运算器之间。
2.根据权利要求1所述的整流器的控制电路，其特征在于：
所述输出侧电压运算器包括两个输入端及一个输出端，所述输出侧电压运算器的一个输入端连接所述整流器的输出侧，所述输出侧电压运算器的另一个输入端接入参考电压；
所述电压环比例积分控制器包括输入端和输出端，所述电压环比例积分控制器的输入端连接所述输出侧电压运算器的输出端；所述电压环比例积分控制器的输出端连接所述电流运算器。
3.根据权利要求2所述的整流器的控制电路，其特征在于：
所述滤波装置包括输入端和输出端，所述滤波装置的输入端连接所述输入侧采集装置的所述电流输出端；
所述电流运算器包括两个输入端及一个输出端，所述电流运算器的一个输入端连接所述输出侧电压运算器的输出端，所述电流运算器的另一个输入端连接所述滤波装置的输出端，所述电流运算器的输出端连接所述整流器的控制端。
4.根据权利要求3所述的整流器的控制电路，其特征在于：
所述电流环比例控制器包括输入端和输出端，所述电流环比例控制器的输入端连接所述电流运算器的输出端；
所述输入侧电压运算器包括两个输入端和一个输出端，所述输入侧电压运算器的一个输入端连接所述电流环比例控制器的输出端，所述输入侧电压运算器的另一个输入端连接所述输入侧采集装置的所述电压输出端，所述输入侧电压运算器的输出端连接所述整流器的控制端。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的整流器的控制电路，其特征在于，还包括PWM调制器，所述整流器为三相PWM整流器；所述PWM调制器连接在所述输入侧电压运算器与所述整流器之间。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的整流器的控制电路，其特征在于，所述输入侧采集装置包括锁相环及第一d-q变换模块和第二d-q变换模块；所述锁相环连接在所述整流器的输入侧，并连接所述第一d-q变换模块和所述第二d-q变换模块；所述第一d-q变换模块连接所述滤波装置，所述第二d-q变换模块连接所述输入侧电压运算器。
7.根据权利要求6所述的整流器的控制电路，其特征在于，所述第一d-q变换模块和所述第二d-q变换模块均包括两个输入端和一个输出端；所述第一d-q变换模块的一个输入端和所述第二d-q变换模块的一个输入端均连接所述锁相环的输出端；所述第一d-q变换模块的另一个输入端输入所述整流器的输入侧的电流，所述第二d-q变换模块的另一个输入端输入所述整流器的输入侧的电压；所述第一d-q变换模块的输出端连接所述滤波装置；所述第二d-q变换模块连接所述输入侧电压运算器。
8.根据权利要求1-4及7任意一项所述的整流器的控制电路，其特征在于，所述滤波装置为卡尔曼滤波器。
9.根据权利要求1-4及7任意一项所述的整流器的控制电路，其特征在于，所述输出侧电压运算器为输出侧电压加法器，或/及，所述电流运算器为电流加法器，或/及输入侧电压运算器为输入侧电压加法器。
10.根据权利要求1-4及7任意一项所述的整流器的控制电路，其特征在于，还包括所述整流器。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106787837A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-05-31 | 广州致远电子股份有限公司 | 整流器的控制方法、装置及电路 |
| CN109149961A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-01-04 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 一种供电系统及提高供电系统稳定性的方法 |
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| CN109149961A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-01-04 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 一种供电系统及提高供电系统稳定性的方法 |
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