具体实施方式

本发明的核心是提供一种多相整流/逆变拓扑及其单相控制方法、系统和装置，可实现多相整流/逆变拓扑的各相单独控制，即各相之间控制相互独立，其中任何一相缺相、错相时，不会影响到其余相的控制，其余相仍可正常工作，有利于多相整流/逆变拓扑的发展应用；而且，无论系统处于正序、负序、零序还是其它三相形式，均可实现整流/逆变控制，最大限度的保证了系统灵活性。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种基于多相整流/逆变拓扑的单相控制方法的流程图。

该基于多相整流/逆变拓扑的单相控制方法包括：

步骤S1：获取多相整流/逆变拓扑中目标相对应的交流侧电压u_s和交流侧电流i_Ls，并利用正交信号发生器求取交流侧电压u_s对应的两正交信号u_{s_alpha}、u_{s_beta}及交流侧电流i_Ls对应的两正交信号i_{Ls_alpha}、i_{Ls_beta}。

步骤S2：将两正交信号u_{s_alpha}、u_{s_beta}进行PLL运算，得到交流侧电压u_s的相位信息ω·t。

步骤S3：基于相位信息ω·t构造参考电流，并将参考电流及两正交信号i_{Ls_alpha}、i_{Ls_beta}经PI控制环路进行运算，得到电流调节量i^* _{Ls_alpha}。

步骤S4：将电流调节量i^* _{Ls_alpha}与正交信号u_{s_alpha}相加后乘以一个预设系数阈值，得到调制参数，并基于调制参数调整用于控制目标相对应的功率开关器件的驱动信号，以实现多相整流/逆变拓扑的各相单独控制。

需要说明的是，本申请的目标相指的是多相整流/逆变拓扑中任一相，如A、B、C三相整流/逆变拓扑中A相或B相或C相。

具体地，如图2所示，以A相为例，对三相整流/逆变拓扑的单相控制原理进行说明：

1)获取三相整流/逆变拓扑中A相对应的交流侧电压u_a，并利用正交信号发生器求取交流侧电压u_a对应的两正交信号u_{a_alpha}、u_{a_beta}；其中，正交信号u_{a_alpha}与交流侧电压u_a的相位相同，正交信号u_{a_alpha}与正交信号u_{a_beta}的相位相差90度，正交信号u_{a_alpha}作为α轴电压信号，正交信号u_{a_beta}作为β轴电压信号。同时，获取多相整流/逆变拓扑中A相对应的交流侧电流i_La，并利用正交信号发生器求取交流侧电流i_La对应的两正交信号i_{La_alpha}、i_{La_beta}；其中，正交信号i_{La_alpha}与交流侧电流i_La的相位相同，正交信号i_{La_alpha}与正交信号i_{La_beta}的相位相差90度，正交信号i_{La_alpha}作为α轴电流信号，正交信号i_{La_beta}作为β轴电流信号。可见，αβ坐标系下的电压电流信号是基于单相对应的交流侧电压电流构造出来的，与其余相电压电流并无关系。

2)将构造出来的α轴电压信号u_{a_alpha}和β轴电压信号u_{a_beta}进行PLL(Phase LockedLoop，锁相环)运算，得到A相交流侧电压u_a的相位信息ω·t。

3)基于A相交流侧电压u_a的相位信息ω·t构造参考电流，并将参考电流及构造出来的电流信号i_{La_alpha}、i_{La_beta}经PI控制环路进行运算，得到α轴电流调节量i^* _{La_alpha}和β轴电流调节量i^* _{La_beta}(β轴电流调节量i^* _{La_beta}丢弃)。

4)将α轴电流调节量i^* _{La_alpha}与α轴电压信号u_{a_alpha}相加，然后将相加结果乘以一个预设系数阈值，得到调制参数，并基于调制参数调整用于控制A相对应的功率开关器件的PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)驱动信号，以实现多相整流/逆变拓扑的A相单独控制。

需要说明的是，三相整流/逆变拓扑中B、C相的控制原理与A相相同(B相取s＝b，C相取s＝c)，相互参照即可，本申请在此不再赘述。

可见，本申请可实现多相整流/逆变拓扑的各相单独控制，即各相之间控制相互独立，其中任何一相缺相、错相时，不会影响到其余相的控制，其余相仍可正常工作，有利于多相整流/逆变拓扑的发展应用；而且，无论系统处于正序、负序、零序还是其它三相形式，均可实现整流/逆变控制，最大限度的保证了系统灵活性。

在上述实施例的基础上：

作为一种可选的实施例，正交信号发生器为直接在z域建立且频率自适应的正交信号发生器。

具体地，本申请的正交信号发生器直接在z域建立，且正交信号发生器可实现频率自适应。

作为一种可选的实施例，正交信号发生器的传递函数为：

其中，x(z)为正交信号发生器的输入信号；y_α(z)和y_β(z)为正交信号发生器输出的两正交信号；ω₀为输入信号的角频率；T_s为采样频率；cos(ω₀T_s)、sin(ω₀T_s)为正交信号发生器的自适应参数；ξ为预设常数。

具体地，本申请将角频率ω₀确定为正交信号发生器的自变量，并基于角频率ω₀建立正交信号发生器的自适应参数cos(ω₀T_s)和sin(ω₀T_s)(T_s为采样频率)，然后基于自适应参数cos(ω₀T_s)和sin(ω₀T_s)，在z域直接建立用于获取输入信号对应的两正交信号的正交信号发生器。

请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种正交信号发生器的结构示意图。其中，x(z)为正交信号发生器的输入信号；y_α(z)和y_β(z)为正交信号发生器输出的两正交信号；T_α(z)和T_β(z)为正交信号发生器的中间信号。

经过大量试验，本申请将在z域直接建立的正交信号发生器建立成如图3所示的结构，推导图3所示的结构可得此正交信号发生器的传递函数为：

作为一种可选的实施例，在得到交流侧电压u_s的相位信息ω·t后，基于多相整流/逆变拓扑的单相控制方法还包括：

根据相位信息ω·t对应的角频率ω调整正交信号发生器对应的当前角频率，以使正交信号发生器实现频率自适应。

进一步地，本申请在得到目标相交流侧电压u_s的相位信息ω·t后，根据目标相交流侧电压u_s的相位信息ω·t对应的角频率ω，调整目标相对应的正交信号发生器的当前角频率，即将目标相对应的正交信号发生器对应的当前角频率修改为角频率ω，从而使正交信号发生器实现频率自适应。

请参照图4，图4为本发明实施例提供的一种PLL环路的原理图。

作为一种可选的实施例，将两正交信号u_{s_alpha}、u_{s_beta}进行PLL运算，得到交流侧电压u_s的相位信息ω·t的过程，包括：

将两正交信号u_{s_alpha}、u_{s_beta}经Park坐标变换，得到dq坐标系下的两电压信号u_{s_q}、u_{s_d}；

将电压信号u_{s_d}舍弃，并将0减去电压信号u_{s_q}，得到电压差值ε，且将电压差值ε经PI调节，得到角频率调节量；

将角频率调节量与预设角频率ω₁相加，得到交流侧电压u_s的角频率ω，并将角频率ω进行积分，得到交流侧电压u_s的相位信息ω·t；

基于相位信息ω·t，调整两正交信号u_{s_alpha}、u_{s_beta}在Park坐标变换时所使用的相位值。

具体地，PLL环路的运算过程为：

1)将构造出来的α轴电压信号u_{s_alpha}和β轴电压信号u_{s_beta}经Park坐标变换，得到dq坐标系下的两电压信号u_{s_q}、u_{s_d}。

2)将d轴电压信号u_{s_d}舍弃，并将0减去q轴电压信号u_{s_q}，得到电压差值ε，且将电压差值ε经PI调节，得到角频率调节量。

3)将角频率调节量与预设角频率ω₁相加，得到交流侧电压u_s的角频率ω，并将交流侧电压u_s的角频率ω进行积分，得到交流侧电压u_s的相位信息ω·t。

4)基于交流侧电压u_s的相位信息ω·t，调整α轴电压信号u_{s_alpha}和β轴电压信号u_{s_beta}在Park坐标变换时所使用的相位值，即将此Park坐标变换时所使用的相位值修改为步骤3)得到的交流侧电压u_s的相位信息ω·t。

作为一种可选的实施例，基于相位信息ω·t构造参考电流，并将参考电流及两正交信号i_{Ls_alpha}、i_{Ls_beta}经PI控制环路进行运算，得到电流调节量i^* _{Ls_alpha}的过程，包括：

基于相位信息ω·t构造参考电流I_refsin(ω·t)，并基于相位信息ω·t，将两正交信号i_{Ls_alpha}、i_{Ls_beta}进行Park坐标变换，得到在dq坐标系下的两电流信号i_{Ls_d}、i_{Ls_q}；

将电流信号i_{Ls_d}减去参考电流I_refsin(ω·t)，得到d轴电流差值，并将d轴电流差值经PI调节后，得到d轴电流调节量；

将电流信号i_{Ls_q}减去0，得到q轴电流差值，并将q轴电流差值经PI调节后，得到q轴电流调节量；

将d轴电流调节量和q轴电流调节量进行iPark坐标变换，得到α轴电流调节量i^* _{Ls_alpha}。

具体地，如图2所示，以A相为例，对PI控制环路的控制原理进行说明：

1)基于A相交流侧电压u_a的相位信息ω·t，构造参考电流I_refsin(ω·t)，并基于A相交流侧电压u_a的相位信息ω·t，将构造的α轴电流信号i_{La_alpha}和β轴电流信号i_{La_beta}进行Park坐标变换(即此Park坐标变换所使用的相位值为A相交流侧电压u_a的相位信息ω·t)，得到在dq坐标系下的两电流信号i_{La_d}、i_{La_q}。

2)将d轴电流信号i_{La_d}减去参考电流I_refsin(ω·t)，得到d轴电流差值，并将d轴电流差值经PI调节后，得到d轴电流调节量。同时，将q轴电流信号i_{La_q}减去0，得到q轴电流差值，并将q轴电流差值经PI调节后，得到q轴电流调节量。

3)将d轴电流调节量和q轴电流调节量进行iPark坐标变换，得到α轴电流调节量i^* _{La_alpha}和β轴电流调节量i^* _{La_beta}(β轴电流调节量i^* _{La_beta}丢弃)。

需要说明的是，B、C相的PI控制环路的控制原理与A相相同(B相取s＝b，C相取s＝c)，相互参照即可，本申请在此不再赘述。

作为一种可选的实施例，预设系数阈值为1/V_dc；其中，V_dc为多相整流/逆变拓扑的直流侧电压。

具体地，本申请的预设系数阈值为1/V_dc，如图2所示，V_dc为多相整流/逆变拓扑的直流侧电压。

本申请还提供了一种基于多相整流/逆变拓扑的单相控制系统，包括：

信号获取模块，用于获取多相整流/逆变拓扑中目标相对应的交流侧电压u_s和交流侧电流i_Ls，并利用正交信号发生器求取交流侧电压u_s对应的两正交信号u_{s_alpha}、u_{s_beta}及交流侧电流i_Ls对应的两正交信号i_{Ls_alpha}、i_{Ls_beta}；其中，目标相为任一相；

PLL运算模块，用于将两正交信号u_{s_alpha}、u_{s_beta}进行PLL运算，得到交流侧电压u_s的相位信息ω·t；

PI控制模块，用于基于相位信息ω·t构造参考电流，并将参考电流及两正交信号i_{Ls_alpha}、i_{Ls_beta}经PI控制环路进行运算，得到电流调节量i^* _{Ls_alpha}；

开关驱动模块，用于将电流调节量i^* _{Ls_alpha}与正交信号u_{s_alpha}相加后乘以一个预设系数阈值，得到调制参数，并基于调制参数调整用于控制目标相对应的功率开关器件的驱动信号，以实现多相整流/逆变拓扑的各相单独控制。

本申请提供的单相控制系统的介绍请参考上述单相控制方法的实施例，本申请在此不再赘述。

本申请还提供了一种基于多相整流/逆变拓扑的单相控制装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于在执行计算机程序时实现上述任一种基于多相整流/逆变拓扑的单相控制方法的步骤。

本申请提供的单相控制装置的介绍请参考上述单相控制方法的实施例，本申请在此不再赘述。

本申请还提供了一种多相整流/逆变拓扑，包括多个上述基于多相整流/逆变拓扑的单相控制装置；其中，各单相控制装置与所在多相整流/逆变拓扑的各相一一对应。

本申请提供的多相整流/逆变拓扑的介绍请参考上述单相控制装置的实施例，本申请在此不再赘述。

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。在没有更多限制的情况下，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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明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。