[发明专利]一种广义Clarke坐标变换和三相控制电路

权利要求书

1.一种三相PWM整流器的控制电路，所述三相PWM整流器包括三相交流电源、三相输入滤波电感、PWM整流器主电路、直流母线滤波电容，所述PWM整流器主电路采用三相两电平AC/DC变流器、三相三电平T型AC/DC变流器、三相三电平维也纳整流器或三相中点箝位型AC/DC变流器，三相PWM整流器的半导体器件采用MOSFET；

所述控制电路包括电网电压采样电路、电感电流采样电路、母线电压采样电路、功率开关管驱动电路和数字控制单元；数字控制单元包括广义Clarke变换器、αβ/dq变换器、锁相器、幅值检测、电流幅值控制器、dq/αβ变换器、广义Clarke逆变换器、SPWM控制器、母线电压PI调节器、有功电流PI调节器和无功电流PI调节器；电网电压采样电路的三个输入端对应接至三相输入滤波电感与三相交流电源的连接处，电网电压采样电路的输出连接锁相器及幅值检测的输入端；电感电流采样电路的三个输入端对应接至三相输入滤波电感的三个输出端，电感电流采样电路的输出端连接广义Clarke变换器的第一输入端；幅值检测的输出端连接至广义Clarke逆变换的第二输入端；锁相器的第一输出端输出电网电压的相位信息，连接至αβ/dq变换器和dq/αβ变换器的输入端；锁相器的第二输出 端输出B相电网电压、C相电网电压与A相电网电压的相位差，连接至电流幅值控制器的输入端和广义Clarke变换器、广义Clarke逆变换器的第三输入端；电流幅值控制器的输出端连接至广义Clarke变换器的第二输入端；母线电压采样电路采集直流母线电压并输出，与母线电压参考值做差，差值输入母线电压PI调节器；母线电压PI调节器的输出信号与αβ/dq变换器输出的d轴信号做差，差值输入有功电流PI调节器；αβ/dq变换器输出的q轴信号与参考值0做差，差值输入无功电流PI调节器；dq/αβ变换器的两个输入端分别连接有功电流PI调节器的输出端和无功电流PI调节器的输出端；dq/αβ变换器的输出端连接广义Clarke逆变换器的第一输入端；广义Clarke逆变换器的输出端连接至SPWM控制器的输入端；SPWM控制器的输出端连接至功率开关管驱动电路的输入端；功率开关管驱动电路的输出端连接至PWM整流器各个开关管的门极；

其特征在于：电网电压采样电路采样得到的三相电网电压u_a、u_b、u_c，经过锁相器后得到电网电压的相位信息ωt，B相电网电压u_b与A相电网电压u_a的相位差以及C相电网电压u_c与A相电网电压u_a的相位差其中相位信息ωt给到αβ/dq变换器和dq/αβ变换器，B相电网电压u_b与A相电网电压u_a的相位差以及C相电网电压u_c与A相电网电压u_a的相位差给到广义Clarke变换器、广义Clarke逆变换器及电流幅值控制器；通过三相电网电压u_a、u_b、u_c得到B相电网电压幅值与A相电网电压幅值的比值k_bu以及C相电网电压幅值与A相电网电压幅值的比值k_cu，并给到广义Clarke逆变换器；电感电流采样电路采样得到的三相电感电流i_a、i_b、i_c，经过广义Clarke变换得到三相电感电流的α轴分量i_d和β轴分量i_β，其中广义Clarke变换表达式如下：

其中i_a、i_b、i_c为三相电感电流；i_d、i_β分别为两相静止坐标系，即αβ坐标系，下三相电感电流的α轴分量和β轴分量；和分别表示B相电网电压u_b和C相电网电压u_c与A相电网电压u_a的相位差；k_bi和k_ci分别表示B相电感电流幅值和C相电感电流幅值与A相电感电流幅值的比例；三相电感电流的α轴分量i_d和β轴分量m_β经dβ/dq变换后，得到三相电感电流的有功分量i_d和无功分量i_q；母线电压采样电路采样得到直流母线的电压U_dc，直流母线的电压U_dc与母线电压基准值U_ref与做差，差值送入母线电压PI调节器，母线电压PI调节器根据输入的信号产生有功电流的参考值i_{d_ref}，有功电流的参考值i_{d_ref}与三相电感电流的有功分量i_d做差，差值送入有功电流PI调节器，有功电流PI调节器根据输入的信号产生d轴控制分量m_d；无功电流的参考值0与三相电感电流的无功分量i_q做差，差值送入无功电流PI调节器，无功电流PI调节器根据输入的信号产生q轴控制分量m_q；dq/αβ变换器将d轴控制分量m_d和q轴控制分量m_q变换为αβ坐标系下的控制分量m_α和m_β；广义Clarke逆变换器通过式II所示的广义Clarke逆变换将αβ坐标系下的控制分量m_α和m_β变换为自然坐标系下的控制分量m_a、m_b、m_c，并送入SPWM控制器；式II中和分别表示B相电网电压u_b和C相电网电压u_c与A相电网电压u_a的相位差；k_bu和k_cu分别表示B相电网电压幅值和C相电网电压幅值与A相电网电压幅值的比例；

SPWM控制器输出的开关信号经过功率开关管驱动电路形成开关管的驱动信号。