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申请/专利权人：合肥尚源电气科技有限公司

摘要：一种抑制启动过电流的电压型PWM整流器控制系统，属于电力电子控制技术领域，解决因滤波电感较小而造成的电压型PWM整流器启动冲击电流大的问题；本发明的技术方案的PWM调制器在电压型PWM整流器主电路启动时产生占空比连续递增的开关管的驱动脉冲信号，从而使电压型PWM整流器主电路启动时的调制比由大到小逐渐降低到稳态值，进而抑制启动冲击电流；本发明的控制系统的启动冲击电流尖峰得到了有效抑制，系统的稳定性和可靠性得到提升。

主权项：1.一种电压型PWM整流器控制系统的启动过电流抑制方法，其特征在于，所述的电压型PWM整流器控制系统包括：电压型PWM整流器主电路（1）、滤波器（2）、控制模块、PWM调制器（11）以及隔离公共电网（12）；所述的电压型PWM整流器主电路（1）的交流输出端与滤波器（2）连接，LCL滤波器（2）与隔离公共电网（12）连接；所述的控制模块的输入端分别输入实时采集的滤波器电容电流、网侧电流、网侧电压以及电网电压的相位，所述的控制模块的输出端与PWM调制器（11）的输入端连接，PWM调制器（11）的输出端对应连接电压型PWM整流器主电路（1）中的各个开关管的控制端；所述的PWM调制器（11）用于在电压型PWM整流器主电路（1）启动时产生占空比连续递增的开关管的驱动脉冲信号，从而使电压型PWM整流器主电路（1）启动时的调制比由大到小逐渐降低到稳态值，进而抑制启动冲击电流；所述的占空比连续递增的开关管的驱动脉冲信号产生的方法如下：从第一控制周期开始，每个控制周期T中的工作周期Ton逐渐增大，即第一控制周期中Ton=Ts，第二控制周期中Ton=2Ts，以此类推，直到第n控制周期Ton=nTs,工作周期Ton表达式为：Ton=kTs，其中，Ts为PWM开关周期，k=1，2，n，n为控制周期数；所述的控制周期数n的计算方法如下：首先计算，再将向上取整值作为控制周期数；其中，为PWM整流器的额定容量，为直流母线电压，为电网电压，为直流电容的量值，为PWM开关周期；所述的控制模块包括：第一abcdq变换模块（3）、第二abcdq变换模块（4）、第三abcdq变换模块（5）、PLL锁相环（6）、电压PI控制器（7）、第一电流PI控制器（8）、第二电流PI控制器（9）、dqαβ变换模块（10）；所述的第一abcdq变换模块（3）用于采集滤波器电容电流iCa、iCb、iCc，并对其进行abcdq的坐标转换，得到同步旋转坐标系下的d轴滤波器电容电流ICd和q轴滤波器电容电流ICq；所述的第二abcdq变换模块（4）用于采集网侧电流i2a、i2b、i2c，并对其进行abcdq的坐标转换，得到同步旋转坐标系下的d轴网侧电流Id和q轴网侧电流Iq；所述的第三abcdq变换模块（5）用于采集网侧电压Uga、Ugb、Ugc，并对其进行abcdq的坐标转换，得到同步旋转坐标系下的d轴网侧前馈电压Ugd和q轴网侧前馈电压Ugq；所述的PLL锁相环（6）用于获取电网电压的相位θ，并将θ值分别送入到第一abcdq变换模块（3）、第二abcdq变换模块（4）、第三abcdq变换模块（5），以及dqαβ变换模块（10）中；所述的电压PI控制器（7）输入直流母线电压的阶跃给定指令Udcref与采样得到的直流母线电压Udc差值，输出作为d轴网侧电流的给定值Idref；所述的第一电流PI控制器（8）输入d轴网侧电流Id与d轴网侧电流的给定值Idref的差值，输出解耦前d轴控制电压；所述的解耦前d轴控制电压、d轴网侧前馈电压Ugd以及d轴滤波器电容电流ICd经过解耦得到d轴控制电压；所述的第二电流PI控制器（9）输入q轴网侧电流Iq与q轴网侧电流的给定值Iqref的差值，输出解耦前q轴控制电压；所述的解耦前q轴控制电压、q轴网侧前馈电压Ugq以及q轴滤波器电容电流ICq经过解耦得到q轴控制电压；所述的dqαβ变换模块（10）输入电网电压相位θ、d轴控制电压Uctrl_d和q轴控制电压Uctrl_q进行dqαβ坐标转换获得两相静止坐标系下的α轴控制电压Uα和β轴控制电压Uβ；将α轴控制电压Uα和β轴控制电压Uβ输入到PWM调制器（11）进行调制，获得用于控制电压型PWM整流器主电路（1）开关管的驱动脉冲信号；所述的d轴控制电压的计算公式如下：；所述的q轴控制电压的计算公式如下：；其中，解耦前d轴控制电压，解耦前q轴控制电压，d轴滤波器电容电流ICd，q轴滤波器电容电流ICq，L为滤波器（2）的等效电感；启动过电流抑制方法的执行流程如下：步骤1、对电压型PWM整流器主电路（1）进行预充电，使直流电压达到；步骤2、采集电压型PWM整流器主电路（1）输入侧三相电网相电压Uga、Ugb、Ugc和输出侧的直流母线电压Udc；同时，采集网侧电流i2a、i2b、i2c和滤波器电容电流iCa、iCb、iCc；步骤3、将直流母线电压的阶跃给定指令Udcref与采样得到的直流母线电压Udc进行比较，将偏差信号输入至电压PI控制器（7）进行处理，并对控制器输出进行限幅，得到d轴网侧电流给定Idref；步骤4、通过PLL锁相环（6）获得电网电压的相位θ，根据所得相位对采样得到的三相网侧电流i2a、i2b、i2c进行abcdq的坐标转换，得到同步旋转坐标系下的d轴网侧电流Id和q轴网侧电流Iq；步骤5、将步骤3得到的d轴网侧电流给定值Idref与步骤4得到的网侧电流实际值Id比较得到d轴电流误差，并将此误差信号输入到第一电流PI控制器（8）进行处理，获得解耦前d轴控制电压；同理，可得到解耦前q轴控制电压；步骤6、根据步骤4得到的电网电压相位θ对采集的三相电网相电压Uga、Ugb、Ugc进行abcdq的坐标转换，得到同步旋转坐标系下的d轴网侧前馈电压Ugd和q轴网侧前馈电压Ugq；步骤7、根据步骤4得到的电网电压相位θ对采集的滤波器电容电流iCa、iCb、iCc进行abcdq的坐标转换，得到同步旋转坐标系下的d轴滤波器电容电流ICd和q轴滤波器电容电流ICq；步骤8、计算和；步骤9、根据步骤4得到的电网电压相位θ对d轴控制电压Uctrl_d和q轴控制电压Uctrl_q进行dqαβ坐标转换获得两相静止坐标系下的α轴控制电压和β轴控制电压，分别为Uα和Uβ；步骤10、对所述α轴控制电压Uα和β轴控制电压Uβ输入到PWM调制器（11）进行调制，获得用于三相PWM整流器开关管驱动的脉冲信号；步骤11、在没有得到停机指令的情况下重复执行步骤2至步骤10，否则退出运行状态。

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