一種適用于電網(wǎng)波形畸變的三相pwm整流器的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于電網(wǎng)波形畸變的三相PWM整流器的控制方法，主要包括輸入電壓畸變且不平衡擾動背景下電流參考信號的提取、主動注入負序電流及結(jié)合線性外推預(yù)測的改進無差拍電流內(nèi)環(huán)；自抗擾控制的直流電壓外環(huán)。其功能是抑制PWM整流器輸入電流的諧波、注入適當?shù)呢撔螂娏饕韵齈WM整流器輸出直流電壓的2次功率脈動、改善輸出直流電壓的暫態(tài)響應(yīng)及補償各種延遲對無差拍控制的影響。本發(fā)明能夠明顯減小三相PWM整流器在輸入諧波和不平衡電壓擾動下輸出直流電壓的2次紋波、提升PWM整流器的暫態(tài)響應(yīng)速度和減小直流電壓暫態(tài)偏移量，并提高系統(tǒng)控制精度。
【專利說明】—種適用于電網(wǎng)波形畸變的三相PWM整流器的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三相PWM高功率因數(shù)整流器控制領(lǐng)域，特別是一種適用于電網(wǎng)波形畸變的三相PWM整流器的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，PWM整流器技術(shù)已日趨成熟，PWM整流器主電路從早期的半控型器件橋路發(fā)展到如今的全控型器件橋路；其拓撲結(jié)構(gòu)已從單相、三相電路發(fā)展到多相組合及多電平拓撲電路。由于常規(guī)整流環(huán)節(jié)廣泛采用了二極管不可控整流電路或晶閘管相控整流電路，因而對電網(wǎng)注入了大量諧波及無功功率，降低了功率因數(shù)，造成了嚴重的電網(wǎng)“污染”。為解決諧波和功率因數(shù)下降問題，作為電網(wǎng)主要“污染”源的整流器受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注，并開展大量研究工作。PWM整流器可以實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流正弦化，且運行于單位功率因數(shù)，能量雙向傳輸，具有較快的動態(tài)控制響應(yīng)，因而真正實現(xiàn)了 “綠色電能變換”。
[0003]在高功率因數(shù)整流器的控制中，通常采用的是電壓電流雙閉環(huán)控制方法，為了簡化整流器控制和便于工程應(yīng)用，電壓環(huán)大多采用PI控制方法，而電流環(huán)決定系統(tǒng)的控制精度和相應(yīng)速度，是研究的重點。當前，工程應(yīng)用較多的電流控制方法主要包括滯環(huán)控制、PI控制、比例諧振(PR)控制、無差拍控制等方法。滯環(huán)控制簡單，魯棒性好，但開關(guān)頻率不固定，電流紋波大，影響直流側(cè)電壓的控制精度；傳統(tǒng)PI控制設(shè)計簡單，易于實現(xiàn)，但無法實現(xiàn)對交流量的無穩(wěn)態(tài)誤差跟蹤控制；比例諧振(PR)控制器在諧振頻率下具有無窮大的增益，可以零穩(wěn)態(tài)誤差地跟蹤交流參考電流，但當電網(wǎng)頻率偏移時，控制精度將受到較大影響。無差拍控制是基于被控對象精確電路模型的控制算法，具有相應(yīng)速度快、控制誤差小的特點，所以，對電流內(nèi)環(huán)采用的無差拍控制方法。
[0004]但是，電網(wǎng)有時會出現(xiàn)不平衡狀態(tài)，一旦電網(wǎng)不平衡，以三相電網(wǎng)平衡為約束所設(shè)計的PWM整流器就會出現(xiàn)不正常的運行狀態(tài)，主要表現(xiàn)在:PWM整流器直流側(cè)電壓和網(wǎng)側(cè)電流的低次諧波幅值增大，且產(chǎn)生非特征諧波，同時損耗相應(yīng)增大；PWM整流器網(wǎng)側(cè)電流亦不平衡，嚴重時可使PWM整流發(fā)生故障，甚至燒壞裝置。因此，有必要提高PWM整流器的抗輸入諧波和三相不平衡擾動能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種適用于電網(wǎng)波形畸變的三相PWM整流器的控制方法，提高抗輸入電壓不平衡和諧波畸變的能力，抑制輸出直流電壓2次諧波，同時提高輸出直流電壓的響應(yīng)速度。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種適用于電網(wǎng)波形畸變的三相PWM整流器的控制方法，包括以下步驟:
[0007]I)采樣當前時刻k三相電網(wǎng)電壓瞬時值ua(k)、ub(k)、Uc(k),以及當前時刻k上一時刻三相電網(wǎng)電壓瞬時值ua(k_l)、ub(k_l)、ue(k_l);采樣當前時刻k三相電網(wǎng)電流瞬時值ia(k)、ib(k)、ic(k)，以及當前時刻k上一時刻三相電網(wǎng)電流瞬時值ia(k-l)、ib(k-l)、ic(k-l);將當前時刻k三相電網(wǎng)電壓瞬時值以及當前時刻k上一時刻三相電網(wǎng)電壓瞬時值分別經(jīng)過二階工頻50Hz陷波器獲取當前時刻三相電網(wǎng)基波電壓的瞬時值ujf (k)和有效值Ujf (k)、當前時刻k上一時刻三相電網(wǎng)基波電壓的瞬時值Ujf (k-Ι)和有效值Ujf(k-1)，根據(jù)
當前時刻k設(shè)定的三相PWM整流器輸出有功P0 (k)求得歸一化的三相電網(wǎng)基波電流^ (幻；
其中，j = a, b, c ；k ≥1；
[0008]2)將當前時刻歸一化的三相基波參考電流通過dq變換，變換后的值經(jīng)過二
階IOOHz帶阻濾波器，再通過dq反變換得到當前時刻正序電流參考信號i]p{k);
[0009]3)根據(jù)三相PWM整流器在三相對稱輸入電流時相電流的有效值Ibal (k)求得當前時刻需要注入的負序電流
【權(quán)利要求】
1.一種適用于電網(wǎng)波形畸變的三相PWM整流器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)采樣當前時刻k三相電網(wǎng)電壓瞬時值Ua(k)、ub(k)、uc(k),以及當前時刻k上一時刻三相電網(wǎng)電壓瞬時值ua(k-l)、ub(k-l)、ue(k-l);采樣當前時刻k三相電網(wǎng)電流瞬時it ia(k)> ib(k)、ic(k)，以及當前時刻k上一時刻三相電網(wǎng)電流瞬時值1&-1)、ib(k-l)、ic(k-l);將當前時刻k三相電網(wǎng)電壓瞬時值以及當前時刻k上一時刻三相電網(wǎng)電壓瞬時值分別經(jīng)過二階工頻50Hz陷波器獲取當前時刻三相電網(wǎng)基波電壓的瞬時值ujf (k)和有效值Ujf (k)、當前時刻k上一時刻三相電網(wǎng)基波電壓的瞬時值Ujf (k-Ι)和有效值Ujf(k-1)，根據(jù)當前時刻k設(shè)定的三相PWM整流器輸出有功pjk)求得歸一化的三相電網(wǎng)基波電流;其中，j = a, b, c ；k ^ I ；2)將當前時刻歸一化的三相基波參考電流&(λ.)通過dq變換，變換后的值經(jīng)過二階IOOHz帶阻濾波器，再通過dq反變換得到當前時刻正序電流參考信號?；(λ) I 3)根據(jù)三相PWM整流器在三相對稱輸入電流時相電流的有效值Ibal(k)求得當前時刻需要注入的負序電流
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于電網(wǎng)波形畸變的三相PWM整流器的控制方法，其特征 在于，所述步驟1)中，當前時刻k歸一化的三相電網(wǎng)基波電流幻的計算公式如下:
【文檔編號】H02M7/219GK103944428SQ201410200705
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】羅安, 金國彬, 王皓, 胡龍, 劉月華, 匡慧敏 申請人:湖南大學(xué), 長沙博立電氣有限公司