[发明专利]四象限变流器的控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备控制技术，尤其涉及一种四象限变流器的控制装置及方法。

背景技术

四象限变流器是一种电力电子变换装置，因其能量可以双向流动，输出直流电压恒定，输入功率因数高，谐波含量小，被广泛地应用在交流传动电力机车和对于电能质量要求较高的工业变流器上。

现有技术中对四象限变流器的控制主要采用电压外环电流内环的双闭环结构，包括电压控制器和电流控制器，上述控制结构在应用到一个功率较大的四象限变流器上时，由于输入电流谐波量相对较高，正弦度不好，输入功率因数相对较低。尤其是在开关器件的特性不高而导致四象限变流器的开关频率较低的情况下，输入波形的正弦度越差，输入功率因数就越低。

发明内容

本发明提供一种四象限变流器的控制装置及方法，以降低输入电流的谐波量，提高功率因数。

本发明第一个方面提供一种四象限变流器的控制装置，包括：

电压采样模块，与四象限变流器组的输出相连，所述电压采样模块用于对所述四象限变流器组的输出电压进行采样，生成电压采样信号，其中，所述四象限变流器组包括输出并联的至少两个四象限变流器；

至少两个电流采样模块，每个所述电流采样模块分别与一个所述四象限变流器的输入相连，所述电流采样模块用于对所述四象限变流器的输入电流进行采样，生成电流采样信号；

电压控制模块，与所述电压采样模块相连，所述电压控制模块用于根据给定电压和所述电压采样信号生成第一电流指令，根据所述第一电流指令和采集到的电网相位生成第二电流指令；

至少两个电流控制模块，每个所述电流控制模块分别与所述电压控制模块和一个所述电流采样模块相连，所述电流控制模块用于根据所述第二电流指令和所述电流采样信号生成调制电压指令；

至少两个脉宽调制模块，每个所述脉宽调制模块分别与一个所述电流控制模块和一个所述四象限变流器相连，所述脉宽调制模块用于调整载波相位预设值，根据所述载波相位预设值和所述调制电压指令生成脉冲宽度调制信号并输出至所述四象限变流器，其中，各所述脉宽调制模块对应的所述载波相位预设值不同。

本发明另一个方面提供一种四象限变流器的控制方法，包括：

电压采样模块对四象限变流器组的输出电压进行采样，生成电压采样信号，其中，所述四象限变流器组包括输出并联的至少两个四象限变流器；

电压控制模块根据给定电压和所述电压采样信号生成第一电流指令，根据所述第一电流指令和采集到的电网相位生成第二电流指令；

至少两个电流采样模块分别对各所述四象限变流器的输入电流进行采样，生成各自对应的电流采样信号；

至少两个电流控制模块分别根据所述第二电流指令和所述电流采样信号生成各自对应的调制电压指令；

至少两个脉宽调制模块分别调整载波相位预设值，并根据所述载波相位预设值和所述调制电压指令生成脉冲宽度调制信号并输出至各自对应的四象限变流器，其中，各所述脉宽调制模块对应的所述载波相位预设值不同。

由上述技术方案可知，本发明提供的第一个方面提供的四象限变流器的控制装置，通过一个电压控制模块的设置，形成电压外环结构，以采集到的输出电压的电压采样信号作为闭环控制信号，并根据该电压采样信号和给定电压生成第一电流指令，根据第一电流指令和采集到的电网相位生成第二电流指令。通过至少两个电流控制模块和至少两个脉宽调制模块的设置，分别对应与四象限变流器组中的一个四象限变流器，形成多个电流内环结构，以采集到的输入电流的电流采样信号作为闭环控制信号，电流控制模块根据第二电流指令和电流采样信号生成调制电压指令，脉宽调制模块调整载波相位预设值，根据载波相位预设值和调制电压指令生成脉冲宽度调制信号并输出至四象限变流器，使多个四象限变流器的输入电流中的特定次谐波相互抵消，从而达到了降低输入谐波含量的目的，提高了功率因数。

本发明另一个方面提供的四象限变流器的控制方法，电压控制模块根据给定电压和电压采样信号生成第一电流指令，根据第一电流指令和采集到的电网相位生成第二电流指令。至少两个电流控制模块分别根据第二电流指令和电流采样信号生成各自对应的调制电压指令。至少两个脉宽调制模块分别调整载波相位预设值，根据载波相位预设值和调制电压指令生成脉冲宽度调制信号并输出至各自对应的四象限变流器，使多个四象限变流器的输入电流中的特定次谐波相互抵消，从而达到了降低输入谐波含量的目的，提高了功率因数。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的四象限变流器的控制装置结构示意图；