[发明专利]一种单相整流器及其控制方法

权利要求书

1.一种单相整流器，其特征在于，包括：

二极管单相桥，用于将交流输入电流整流为直流电流；所述二极管单相桥的输出连接到boost半桥的桥臂中点；

所述boost半桥，所述boost半桥包括串联的一个快恢复二极管和一个全控型器件；用于将交流输入电流的波形控制为正弦；

直流电容，所述直流电容与所述boost半桥并联；

控制器，用于将所述交流输入电流变换为不同频率的多相电流，再对所述多相电流分别进行谐波控制；并通过多相坐标变换得到电压给定值，并转换成控制脉冲发送至所述boost半桥。

2.根据权利要求1所述的单相整流器，其特征在于，所述控制器包括：

电流虚拟多相模块，用于将所述交流输入电流变换为不同频率的多相电流；

接触网电压相位观测模块，用于获取接触网电压的相位，以为坐标变换提供角度；

多相坐标变换模块，用于通过多相坐标变换，根据接触网电压的相位，将多相电流中的基波电流和各次谐波电流，分别映射到同步速旋转和倍数同步速旋转的多个正交平面上；并对电流闭环模块产生的一组电压进行多相坐标变换，得到电压给定值；

电流闭环模块，用于对所述基波电流平面的高次谐波进行抑制，对所述各次谐波平面中的各次谐波进行抑制，并产生一组电压，输入至所述多相坐标变换模块；

直流电压闭环模块，用于调节所述基波电流的第二分量给定值；

单位功率因数控制指令模块，用于根据基波电压第一给定值和第二给定值的比例和所述基波电流的第二分量给定值，生成所述基波电流的第一分量给定值；

脉冲生成模块，用于根据所述多相坐标变换模块得到的电压给定值和采样得到的直流电压值，计算得到占空比，并将所述占空比转换为控制脉冲。

3.根据权利要求2所述的单相整流器，其特征在于，所述电流虚拟多相模块用于将所述交流输入电流进行相位延迟以获得多相电流，或者构造所述交流输入电流的移相函数以获得所述多相电流。

4.根据权利要求2所述的单相整流器，其特征在于，当所述多相电流为6相电流时，

在通过多相坐标变换，将基波电流和各次谐波电流，分别映射到同步速旋转和倍数同步速旋转的多个正交平面上时，所述多相坐标变换模块用于：将6相电流从自然坐标系变换到6相静止正交坐标系，坐标变换矩阵记做T_αβ6/abc6；然后变换到6相同步旋转坐标系上，坐标变换矩阵记做T_dq6/αβ6；多相坐标变换过程如下：

其中，

其中α＝π/6；

其中θ为接触网电压的相位；

在对电流闭环模块产生的一组电压指令进行多相坐标变换，合成得到电压给定值时，所述多相坐标变换模块用于：

将基波电压的第一分量给定值和基波电压的第二分量给定值、以及各次谐波平面电压的第一分量给定值和第二分量给定值，从6相同步旋转坐标系上变换到6相静止正交坐标系，坐标变换矩阵为T^-1_dq6/αβ6；再变换到6相的自然坐标系，坐标变换矩阵记做T^-1_αβ6/abc6；在得到的一组电压给定值中，将其中一个预定的给定值，作为电压给定值。

5.根据权利要求2所述的单相整流器，其特征在于，所述直流电压闭环模块用于：

滤除直流电压值的二倍频波动；并将直流电压给定值与滤波后的直流电压值相减，并通过一个比例积分调节器，产生基波电流的第二分量给定值。

6.根据权利要求2所述的单相整流器，其特征在于，所述单位功率因数控制指令模块用于：

计算基波电压第一分量给定值和基波电压第二分量给定值的比例，然后经过低通滤波器去除毛刺和干扰，并乘以基波电流第二分量给定值，得到基波电流的第一分量给定值。