阅读说明：本技术 一种相控整流电路控制方法、装置及相关组件 (Phase control rectification circuit control method and device and related components ) 是由 高丽红 黄伟平 王定富 于 2020-03-25 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种相控整流电路控制方法,包括：获取相控整流电路的当前负载信息；通过电压控制环或电流控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量；根据当前电压调节量得到控制角,通过控制角控制相控整流电路的晶闸管导通或关断。本申请通过电压环与电流环单环同时计算,竞争输出的方式对相控整流电路进行控制,两环路可根据相控整流电路的当前负载信息无缝切换,既可以实现稳压与限流的目的,又可以保证负载突变时动态指标良好,同时采用数字控制避免了模拟控制的弊端,节约了成本,且稳压点与限流点可通过软件灵活控制。本申请还公开了一种相控整流电路控制装置、电子设备及计算机可读存储介质,具有以上有益效果。(The application discloses a control method of a phase-control rectification circuit, which comprises the following steps: acquiring current load information of a phase-controlled rectifying circuit; outputting a current voltage regulating quantity corresponding to current load information through a voltage control loop or a current control loop; and obtaining a control angle according to the current voltage regulating quantity, and controlling the conduction or the disconnection of a thyristor of the phase control rectification circuit through the control angle. This application calculates with the electric current ring monocycle simultaneously through voltage ring, and the mode of competing the output is controlled the rectifier circuit of controlling mutually, and two loops can be according to the seamless switching of rectifier circuit's of controlling mutually current load information, both can realize steady voltage and current-limiting's purpose, and dynamic index is good when guaranteeing the load sudden change again, adopts digital control to avoid analog control's drawback simultaneously, has practiced thrift the cost, and steady voltage and the nimble control of current-limiting point accessible software. The application also discloses a phase-control rectification circuit control device, electronic equipment and a computer readable storage medium, which have the beneficial effects.)

一种相控整流电路控制方法、装置及相关组件

技术领域

本申请涉及相控整流领域，特别涉及一种相控整流电路控制方法、装置及相关组件。

背景技术

目前针对于相控整流控制多采用硬件实现，这种硬件控制方案会增加使用的器件，增加整机的成本，多出的控制器件会增大控制板面积与整机体积，而且采用硬件电路控制，输出电压稳压点、输出电流限流点均不能灵活设置或改变，只能通过调节电位器等微调，极其不便。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种相控整流电路控制方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，既可以实现稳压与限流的目的，又可以保证负载突变时动态指标良好，同时采用数字控制避免了模拟控制的弊端，节约了成本，且稳压点与限流点可通过软件灵活控制。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种相控整流电路控制方法，包括：

获取相控整流电路的当前负载信息；

通过电压控制环或电流控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量；

根据当前电压调节量得到控制角，通过所述控制角控制所述相控整流电路的晶闸管导通或关断。

优选的，所述获取相控整流电路的当前负载信息之后，该相控整流电路控制方法还包括：

判断所述相控整流电路的当前负载信息是否满足限流条件；

相应的，所述通过电压控制环或电流控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量的过程具体包括：

若所述相控整流电路的当前负载信息不满足所述限流条件，则通过电压控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量；

若所述相控整流电路的当前负载信息满足所述限流条件，则通过电流控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量。

优选的，所述相控整流电路的当前负载信息包括所述相控整流电路的当前电压反馈值、当前电压给定值、当前电流反馈值及当前电流给定值；

相应的，所述判断所述相控整流电路的当前负载信息是否满足限流条件的过程具体包括：

通过所述电压控制环输出与当前电压反馈值及当前电压给定值对应的当前第一电压调节量；

通过所述电流控制环输出与当前电流反馈值及当前电流给定值对应的当前第二电压调节量；

若当前第一电压调节量大于当前第二电压调节量，则判定所述相控整流电路的当前负载信息满足限流条件；

若当前第一电压调节量小于或等于当前第二电压调节量，则判定所述相控整流电路的当前负载信息不满足所述限流条件。

优选的，所述相控整流电路的当前负载信息还包括所述相控整流电路的当前电压实际值；

相应的，所述获取相控整流电路的当前负载信息之后，通过电压控制环或电流控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量之前，该相控整流电路控制方法还包括：

判断当前电压实际值是否大于当前电压给定值；

若是，则对所述电压控制环执行退积分操作。

优选的，该相控整流电路控制方法还包括：

当所述相控整流电路的当前负载信息满足所述限流条件，控制所述电流控制环输出的当前第二电压调节量小于或等于预设参考量及所述电压环输出的当前第一电压调节量的和；

当所述相控整流电路的当前负载信息不满足所述限流条件，控制所述电流控制环输出的当前第二电压调节量小于或等于所述电流控制环的最大输出限幅值。

优选的，所述根据当前电压调节量得到控制角的过程具体包括：

根据当前电压调节量及余弦关系式得到控制角余弦值；

通过所述控制角余弦值得到控制角；

其中，所述余弦关系式为α为所述控制角，U_out为所述相控整流电路的当前电压实际值，U_s为当前电压调节量，K为变换系数，U_i为输入市电电压。

优选的，所述根据当前电压调节量及余弦关系式得到控制角余弦值之后，通过所述控制角余弦值得到控制角之前，该相控整流电路控制方法还包括：

对所述控制角余弦值进行余弦值域限幅操作，得到目标余弦值，所述目标余弦值的范围为[-1，+1]；

相应的，所述通过所述控制角余弦值得到控制角的过程具体包括：

通过所述目标余弦值得到控制角。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种相控整流电路控制装置，包括：

获取模块，用于获取相控整流电路的当前负载信息；

调节模块，用于通过电压控制环或电流控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量；

控制模块，用于根据当前电压调节量得到控制角，通过所述控制角控制所述相控整流电路的晶闸管导通或关断。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述的相控整流电路控制方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项所述的相控整流电路控制方法的步骤。

本申请提供了一种相控整流电路控制方法，通过电压环与电流环单环同时计算，竞争输出的方式对相控整流电路进行控制，即根据相控整流电路的当前负载信息选择当前对相控整流电路进行控制的环路，其中，通过电压环起稳压作用，电流环起限流作用，两环路可根据相控整流电路的当前负载信息无缝切换，既可以实现稳压与限流的目的，又可以保证负载突变时动态指标良好，同时采用数字控制避免了模拟控制的弊端，节约了成本，且稳压点与限流点可通过软件灵活控制。本申请还提供了一种相控整流电路控制装置、电子设备及计算机可读存储介质，具有和上述相控整流电路控制方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种单相全桥相控整流电路带阻性负载的工作波形图；

图2为本申请所提供的一种相控整流控制环路的示意图；

图3为本申请所提供的一种相控整流电路控制方法的步骤流程图；

图4为本申请所提供的一种相控整流电路控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种相控整流电路控制方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，既可以实现稳压与限流的目的，又可以保证负载突变时动态指标良好，同时采用数字控制避免了模拟控制的弊端，节约了成本，且稳压点与限流点可通过软件灵活控制。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为便于理解本申请所提供的一种相控整流电路控制方法，下面对相控整流电路进行介绍，参照图1所示，图1为本申请实施例所提供的一种单相全桥相控整流电路带阻性负载的工作波形图，假设输入电压为：

则整流输出电压的平均值U_d为：

当α＝0°时，U_d＝0.9U_i；

当α＝180°时，U_d＝0；

带阻性负载时，α的移相范围是0°～180°。

因此，通过控制角度α就可以控制输出电压，从而达到输出稳压、限流等目的。本申请通过数字化软件来控制移相角度，即可控制相控整流电路的输出电压和输出电流。

为进一步理解本申请所提出的方案，对本申请相控整流电路控制方法所适用的相控整流控制环路进行介绍，参照图2所示，图2为本申请实施例所提供的一种相控整流控制环路的示意图，采用电压外环和电流内环同时计算，竞争输出的方式，控制晶闸管SCR的导通相角。本实施例所提供的相控整流控制环路中电压控制环和电流控制环不同时对相控整流电路进行控制，通过调节电压控制环的给定可以实现相控整流电路稳压输出，通过限制电流控制环的给定可以实现相控整流电路限流输出。

下面对本申请所提供的一种相控整流电路控制方法进行详细说明。

请参照图3，图3为本申请所提供的一种相控整流电路控制方法的步骤流程图，该相控整流电路控制方法包括：

S101：获取相控整流电路的当前负载信息；

具体的，考虑到相控整流电路在不同负载时，需要的电压调节量不同，当负载比较小，在满载以下，电流在限流点以下，主要实现稳压即可；当负载在满载以上，电流较大，此时要依然稳压在稳压点，则无法实现限流，需要降低电压，以便将电流限制在限流点。基于此，需要获取相控整流电路的当前负载信息。可以理解的是，相控整流电路的负载状态(包括轻载、满载、重载等)可根据相控整流电路的输出的当前电压实际值U_out、当前电流实际值I_out等体现，如，负载较小时，相控整流电路的输出电流实际值I_out小于当前电流给定值I_ref，当负载不断加大，相控整流电路的输出电流实际值I_out可以达到当前电流给定值I_ref。本步骤中的当前负载信息包括但不限于相控整流电路的当前电压反馈值、当前电压给定值、当前电流反馈值及当前电流给定值。其中，当前电压反馈值即图2中的当前电压实际值U_out经RMS有效值计算后得到的电压值，当前电流反馈值即图2中的当前电流实际值I_out经RMS有效值计算后得到的电流值，当前电压给定值即图2中的U_ref，当前电流给定值即图2中的I_ref。

S102：通过电压控制环或电流控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量；

具体的，根据当前负载信息可以确定当前对相控整流电路进行控制的控制环路。若当前负载较小，当前电流实际值I_out未达到设置的当前电流给定值I_ref时，电压控制环起作用，系统工作在恒压模式。当负载不断加大，当前电流实际值I_out达到设置的当前电流给定值I_ref时，电流控制环起作用。如，假设系统的输出额定值为35V，10A，就是说输出电压为35V，输出电流最大为10A，当前负载较小时，可以实现恒压35V输出，即通过电压控制环对相控整流电路进行控制，实现稳压输出，但是由于当前负载比较小，输出电流很小，不到10A，当负载逐渐增大，输出电流逐渐增大到10A，此时若继续加大负载，而电流需要限制到10A，则电压无法实现继续稳压，此时，通过降低电压来实现电流10A不变，即通过电流控制环对相控整流电路进行控制，实现限流输出。

作为一种优选的实施例，在执行本步骤之前还可以包括判断相控整流电路的当前负载信息是否满足限流条件的操作，即判断当前电流实际值I_out是否达到当前电流给定值I_ref。若未达到，则将当前电压反馈值及当前电压给定值经过电压控制环PI调节后得到的调节量作为当前电压调节量；若达到，则将当前电流反馈值及当前电流给定值经过电流控制环PI调节后得到的调节量作为当前电压调节量，这里的当前电压调节量用于调整相控整流电路的晶闸管的导通角。本实施例中，电压控制环可以实现稳压输出，电流控制环可以实现限流输出，两个控制环路可根据当前负载信息无缝切换，保证负载突变时动态指标良好。

S103：根据当前电压调节量得到控制角，通过控制角控制相控整流电路的晶闸管导通或关断。

具体的，参照U_d＝0.9U_i(1+cosα)/2，可以得到K为变换系数，K＝4.5，α为控制角，U_out为相控整流电路的输出的当前电压实际值，U_i为输入市电电压，由于还需考虑当前电压调节量，因此，U_s为当前电压调节量。在进行反余弦操作之前，本实施例还包括对控制角的余弦值cosα进行值域限幅，得到目标余弦值，目标余弦值范围在[-1，1]，以便进行反余弦操作得到控制角。

本实施例通过电压环与电流环单环同时计算，竞争输出的方式对相控整流电路进行控制，即根据相控整流电路的当前负载信息选择当前对相控整流电路进行控制的环路，其中，通过电压环起稳压作用，电流环起限流作用，两环路可根据相控整流电路的当前负载信息无缝切换，既可以实现稳压与限流的目的，又可以保证负载突变时动态指标良好，同时采用数字控制避免了模拟控制的弊端，节约了成本，且稳压点与限流点可通过软件灵活控制。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，相控整流电路的当前负载信息包括相控整流电路的当前电压反馈值、当前电压给定值、当前电流反馈值及当前电流给定值；

相应的，判断相控整流电路的当前负载信息是否满足限流条件的过程具体包括：

通过电压控制环输出与当前电压反馈值及当前电压给定值对应的当前第一电压调节量；

通过电流控制环输出与当前电流反馈值及当前电流给定值对应的当前第二电压调节量；

若当前第一电压调节量大于当前第二电压调节量，则判定相控整流电路的当前负载信息满足限流条件；

若当前第一电压调节量小于或等于当前第二电压调节量，则判定相控整流电路的当前负载信息不满足限流条件。

可以理解的是，电流控制环和电压控制环都具有各自对应的环路系数，如积分值，比例值，最大限幅值，最小限幅值等。

若当前电流给定值为10A，即限流点为10A，当前电流反馈值为5A，则实际带负载较小，此时电流控制环的当前电流反馈值是无法达到当前电流给定值的，环路会一直积分，直到达到最大限幅值，也就是说在负载较小，当前电流反馈值未达到当前电流给定值时，电流控制环的输出较大。当负载不断加大，当前电流反馈值增加到当前电流给定值时，电压控制环的输出不断增大，积分逐渐饱和到其环路最大限幅，即当前电流反馈值达到当前电流给定值时，电压控制环的输出较大。因此，可以根据电压控制环输出的第一电压调节量和电流控制环输出的第二电压调节量的比较结果确定是否满足限流条件，若当前第一电压调节量大于当前第二电压调节量，则判断满足限流条件；若第一电压调节量小于或等于当前第二电压调节量，则判定不满足限流条件。基于此，在S102也可以理解为选取电压控制环输出的电压调节量和电流控制环输出的电压调节量中的较小值作为用于调整控制角的当前电压调节量。

作为一种优选的实施例，相控整流电路的当前负载信息还包括相控整流电路的当前电压实际值；

相应的，获取相控整流电路的当前负载信息之后，通过电压控制环或电流控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量之前，该相控整流电路控制方法还包括：

判断当前电压实际值是否大于当前电压给定值；

若是，则对电压控制环执行退积分操作。

具体的，当系统从满载到空载，即进行负载突卸时，系统从电流控制环切换到电压控制环工作。由于电压控制环积分较大，需要依靠PI环路调小，在调节过程中输出电压会超调，因此，本实施例对电压控制环采取退积分的操作来加快电压控制环退积分，降低电压超调值。具体的，当当前电压实际值大于当前电压给定值，对电压控制环进行退积分操作。假设额定输出为35V，即当前电压给定值为35V，需要稳压35V，但此时当前电压实际值达到了38V，超出了需要稳压的电压值，此时需要进行退积分操作，退积分操作具体为缩小电压控制环的原积分值Ti，可令当前积分值Ti₁＝k×Ti，0＜k＜1。

作为一种优选的实施例，该相控整流电路控制方法还包括：

当相控整流电路的当前负载信息满足限流条件，控制电流控制环输出的当前第二电压调节量小于或等于预设参考量及电压环输出的当前第一电压调节量的和；

当相控整流电路的当前负载信息不满足限流条件，控制电流控制环输出的当前第二电压调节量小于或等于电流控制环的最大输出限幅值。

具体的，当系统从空载到满载，即进行负载突加时，系统从电压控制环切换到电流控制环工作。由于电流控制环积分较大，需要依靠PI环路调小，在调节过程中，输出电流会超调，大于限流点，因此，本实施例采取限制电流控制环输出的方式来限流，具体的，当电流控制环的输出大于电压控制环的输出时，令电流控制环的输出的最大值为电压控制环的输出和预设参考量的和，当电流控制环的输出小于电压控制环的输出，令电流控制环的输出的最大值为电流控制环的最大输出限幅值，这样在电压控制环切换到电流控制环时，就可以实现快速切换，快速限流，增强环路动态性能。预设参考量可根据实际工程需要设置，本申请在此不做限定。

请参照图4，图4为本申请所提供的一种相控整流电路控制装置的结构示意图，该相控整流电路控制装置包括：

获取模块1，用于获取相控整流电路的当前负载信息；

调节模块2，用于通过电压控制环或电流控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量；

控制模块3，用于根据当前电压调节量得到控制角，通过控制角控制相控整流电路的晶闸管导通或关断。

本实施例通过电压环与电流环单环同时计算，竞争输出的方式对相控整流电路进行控制，即根据相控整流电路的当前负载信息选择当前对相控整流电路进行控制的环路，其中，通过电压环起稳压作用，电流环起限流作用，两环路可根据相控整流电路的当前负载信息无缝切换，既可以实现稳压与限流的目的，又可以保证负载突变时动态指标良好，同时采用数字控制避免了模拟控制的弊端，节约了成本，且稳压点与限流点可通过软件灵活控制。

作为一种优选的实施例，该相控整流电路控制装置还包括：

第一判断模块，用于判断相控整流电路的当前负载信息是否满足限流条件；

相应的，调节模块2具体用于：

若相控整流电路的当前负载信息不满足限流条件，则通过电压控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量；

若相控整流电路的当前负载信息满足限流条件，则通过电流控制环输出与当前负载信息对应的当前电压调节量。

作为一种优选的实施例，相控整流电路的当前负载信息包括相控整流电路的当前电压反馈值、当前电压给定值、当前电流反馈值及当前电流给定值；

相应的，第一判断模块具体包括：

第一输出单元，用于通过电压控制环输出与当前电压反馈值及当前电压给定值对应的当前第一电压调节量；

第二输出单元，用于通过电流控制环输出与当前电流反馈值及当前电流给定值对应的当前第二电压调节量；

判定单元，用于在当前第一电压调节量大于当前第二电压调节量，判定相控整流电路的当前负载信息满足限流条件，还用于在当前第一电压调节量小于或等于当前第二电压调节量，则判定相控整流电路的当前负载信息不满足限流条件。

作为一种优选的实施例，相控整流电路的当前负载信息还包括相控整流电路的当前电压实际值；

相应的，该相控整流电路控制装置还包括：

第二判断模块，用于判断当前电压实际值是否大于当前电压给定值，若是，触发第一执行模块；

第一执行模块，用于对电压控制环执行退积分操作。

作为一种优选的实施例，该相控整流电路控制装置还包括：

第二执行模块，用于当相控整流电路的当前负载信息满足限流条件，控制电流控制环输出的当前第二电压调节量小于或等于预设参考量及电压环输出的当前第一电压调节量的和；还用于当相控整流电路的当前负载信息不满足限流条件，控制电流控制环输出的当前第二电压调节量小于或等于电流控制环的最大输出限幅值。

作为一种优选的实施例，控制模块3具体包括：

第一计算单元，用于根据当前电压调节量及余弦关系式得到控制角余弦值；

第二计算单元，用于通过控制角余弦值得到控制角；

控制单元，用于通过控制角控制相控整流电路的晶闸管导通或关断；

其中，余弦关系式为α为控制角，U_out为相控整流电路的当前电压实际值，U_s为当前电压调节量，K为变换系数，U_i为输入市电电压。

作为一种优选的实施例，控制模块3还包括：

限幅单元，用于对控制角余弦值进行余弦值域限幅操作，得到目标余弦值，目标余弦值的范围为[-1，+1]；

相应的，第二计算单元具体用于：

通过目标余弦值得到控制角。

另一方面，本申请还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上文任意一个实施例所描述的相控整流电路控制方法的步骤。

对于本申请所提供的一种电子设备的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本申请所提供的一种电子设备具有和上述相控整流电路控制方法相同的有益效果。

另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一个实施例所描述的相控整流电路控制方法的步骤。

对于本申请所提供的一种计算机可读存储介质的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本申请所提供的一种计算机可读存储介质具有和上述相控整流电路控制方法相同的有益效果。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。