(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211243618.1 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 深圳库马克 科技有限公司 地址 518000 广东省深圳市光明区光明街 道东周社区库马克 大厦3F (72)发明人 韦凯　黄洋洋　李瑞常　罗自永　 徐占军　陈俊杰　梁新　董以恒　 欧光顺　潘江明　谢爱英　 (74)专利代理 机构 深圳世科丰专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 44501 专利代理师 杜启刚 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/24(2006.01) H02J 3/26(2006.01)H02J 3/36(2006.01) H02P 21/14(2016.01) H02P 21/22(2016.01) H02P 27/08(2006.01) H02M 5/458(2006.01) (54)发明名称 一种四象限功率单 元的控制方法 (57)摘要 本发明公开了一种四象限功率单元的控制 方法， 在电动状态下， PWM整 流模块对电网的三相 电压进行PWM调制， PWM整流模块的SVPWM矢量角 动态滞后于电网矢量角， 电网输入功率因数接近 于1， 直流母线电压处于稳压状态， 完成主动功率 因素补偿， 实现能量从电网到电机的正向流动； 在馈电状态下， 当逆变模块和电机运行在制动状 态， 直流母线电压升高时， 调整PWM整流模块的 SVPWM矢量角使其动态超前于电网矢量角， 运行 在回馈状态， 将母线直流电调制成三相交流电并 入电网， 稳定母线电压， 实现能量从电机到电网 的反向流动。 本发明能够让功率单元工作时母线 电压稳定在安全区间， 保持四象限功率单元运行 稳定。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115313500 A 2022.11.08 CN 115313500 A 1.一种四象限功率单元的控制方法， 四象限功率单元包括PWM整流模块， 逆变模块和控 制电路， PWM整流模块具有三相交流输入端， 与电网的三相交流电源连接， 把接收到的交流 电转换为直流电； 逆变模块具有交流输出端， 通过直流母线与PWM整流模块相连接， 用于将 直流电转换为频率可调的交流电， 驱动与交流输出端 连接的电机； 控制电路分别与PWM整流 模块和逆变模块相连， 用于控制PWM整流模块和逆变模块， 其特 征在于， 包括以下控制步骤： 101） 电动状态： PWM整流模块对电网的三相电压进行PWM调制， PWM整流模块 的SVPWM矢 量角动态滞后于电网矢量角， 电网输入功率因数接近于1， 直流母线电压处于稳压状态， 完 成主动功率因素补偿， 实现能量从电网到电机的正向流动； 102） 馈电状态： 当逆变模块和电机运行在制动状态， 直流母线电压升高时， 调整PWM整 流模块的SVPWM矢量角使其动态超 前于电网矢量角， 运行在回馈状态， 将母线直流电调制成 三相交流电并入电网， 稳定母线电压， 实现能量从电机 到电网的反向流动。 2.根据权利要求1所述的四象限功率单元的控制方法， 其特征在于， 包括以下控制步 骤： 201） 实时采集电网的三相交流电压， 通过虚拟磁链估算， 得到电网矢量角； 202） 实时采集输入PWM整流模块的三相交流电流， 通过α β /dq变换， 得到可控矢量， 通过 PI调整器， 使直 流母线电压 趋于稳定； 203） 实时检测直流母线电压， 将直流母线电压的采样值与直流母线的设定值进行比 较； 204） 当直流母线电压下降到设定的下限值时， 通过空间矢量转换， 使PWM整流模块的矢 量角动态滞后于电网矢量角， 使直 流母线电压 趋向于稳定在设定的下限值； 205） 当直流母线电压上升到设定的上限值时， 通过空间矢量转换， 使PWM整流模块的矢 量角动态超前于电网矢量角， 使直 流母线电压 趋向于稳定在设定的上限值。 3.根据权利要求1所述的四象限功率单元的控制方法， 其特征在于， 控制电路包括控制 器、 三相交流电压采样电路、 三相交流电流采样电路和直流母线电压采样电路， 并包括以下 控制步骤： 301） 三相交流电压采样信号经第一信号处理单元处理分解出电网电压矢量角、 d  q同 步旋转坐标系的直轴电压分量和d  q同步旋转 坐标系的交轴电压分量； 302） 三相交流电流采样信号经第二信号处理单元处理分解出d  q同步旋转坐标系的直 轴电流分量和d  q同步旋转 坐标系的交轴电流分量； 303） 电网电压 矢量角输入锁相环模块， 锁相环模块输出锁相的电网电压 矢量角； 304） 直流母线电压采样值与 直流母线电压设定值做差运算和PI运算得到d  q同步旋转 坐标系的直轴电流基准和交轴电流基准； 305） 直轴电流分量id与 直轴电流基准做差运算和PI运算得到直轴电压补偿值， 交轴电 流分量iq与交轴电流基准做差运 算和PI运算得到交轴电压补偿值； 306） 直轴电压分量ud与 直轴电压补偿值求和后得到直轴电压修正值， 交轴电压分量uq 与交轴电压补偿值 求和后得到交轴电压修 正值； 307） 锁相的电网电压矢量角 θo、 直轴电压修正值和交轴电压修正值分别输入同步旋转 坐标系反变换模块， 直轴电压修正值和交轴电压修正值由dq同步旋转坐标系的数据变换成 α β 静止坐标系数据； 输出α β 静止坐标系的α 轴电压分量和β 轴电压分量；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115313500 A 2308） α β 静止坐标系的α轴电压分量和β 轴电压分量输入PWM数据 生成模块， 生成控制PWM 整流模块的PWM驱动信号。 4.根据权利要求3所述的四象限功率单元的控制方法， 其特征在于， 所述的控制器由 DSP、 MCu和CPLD组合构成， DSP作为主控， 负责重要数据运算； MCu负责数据采集以及通讯； CPLD负责PWM运行线路通断， 故障保护快速联动， 开关逻辑处 理和IO口扩展。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115313500 A 3