[發明專利]一種LCL濾波的三相PWM整流器三環控制方法

無效

• 申請號: 201110327903.7
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102437753A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 韋徵;胡雪峰;李臣松;龔春英
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02J3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種LCL濾波的三相PWM整流器三環控制方法，用來實現LCL濾波的三相PWM整流器的穩定控制，以實現穩定整流器輸出直流電壓、提高電網側功率因數。

技術背景

由于電網通過串聯LCL濾波器再連接到三相PWM整流器，更有利于整流器在較低開關頻率下獲得高質量的進網電流，提高電網側輸入功率因數，并保證整流器輸出直流電壓的穩定。所以LCL濾波的三相PWM整流器作為靜止無功補償、功率因數校正、有源電力濾波器、太陽能、風能等新能源并網發電系統的關鍵設備，近年來得到了廣泛關注。然而LCL濾波器的引入提高了系統的階數，對系統的控制策略提出了更高要求。當三相PWM整流系統的電流內環采用典型電網輸入電流直接單閉環控制時，系統不易穩定；采用電感或電容端串并聯阻尼的控制方法，可以避免系統不穩定，但卻造成了功率損耗；當電流內環采用控制橋臂電流，或通過控制其他電流變量來實現對電網電流的間接控制方法，改善了閉環系統的穩定性，但是間接電流控制難以做到電網輸入電流的單位功率因數運行，而且容易受到電網電壓畸變和背景諧波干擾的影響。因此，研究新型LCL濾波的三相PWM整流器電網電流的控制方法具有重要的理論意義和實用價值。

發明內容：

本發明旨在為LCL濾波的三相PWM整流器提供一種新型的電網電流直接控制方法。這種方法既能保證系統穩定性的要求，又能獲得很好的直流輸出電壓、提高電網輸入電流的波形質量和輸入側功率因數，同時又有利于保護橋臂開關管，確保系統的安全可靠運行。

本發明所述的一種LCL濾波三相PWM整流器的三環控制方法，如附圖1所示，包括連接整流橋和電網的LCL濾波器、基于高頻開關三相整流橋、直流負載、用于檢測直流輸出電壓及各電感電流的檢測變送器、電網電壓的鎖相模塊、將三相靜止坐標下的三相電流轉換成兩相同步旋轉坐標系下兩相電流的坐標變換單元1和坐標變換單元2，分別用于將電網側的三相電流和整流橋側的三相電流進行坐標變換、1個用于電壓誤差調節的電壓調節器、4個用于電流誤差調節的的電流調節器。主要控制過程描述如下：首先將靜止坐標系下的網側電感電流i_{a1、b1、c1}和整流橋側電感電流i_{a2、b2、c2}分別變換成兩相旋轉坐標系下的電流i_d1、q1、和i_d2、_q2，然后將三相PWM整流器的輸出電壓V_o與給定參考信號V_o^*進行比較，比較后輸出的誤差信號送給比例積分調節器1(PI₁)，調節器1的輸出信號作為電網側電流分量i_d1的給定信號，與i_d1進行比較，比較后輸出的誤差信號送給比例積分調節器2(PI₂)，調節器2的輸出信號作為整流橋側電流分量i_d2的給定信號，與i_d2進行比較，比較后輸出的誤差信號送給比例積分調節器3(PI₃)。將i_q1與控制整流器網側電流的給定參考信號i_q1^*進行比較，比較后輸出的誤差信號送給比例積分調節器4(PI₄)，調節器4的輸出信號作為整流橋側電流分量i_q2的給定信號，與i_q2進行比較，比較后輸出的誤差信號送給比例積分調節器5(PI₅)，再把調節器3和調節器5的輸出信號及電網電壓的相位信號送給SVPWM模塊，由SVPWM模塊輸出的開關驅動信號經驅動電路后控制整流橋開關管的工作，以控制三相PWM整流器系統的輸出直流電壓及網側功率因數。

與現有的LCL濾波的三相PWM整流器的控制方法相比，本發明所提出的LCL濾波三相PWM整流器三環控制方法有如下突出優點：

1)通過電壓外環實現了對三相PWM整流器輸出電壓的控制，保證了輸出直流電壓的穩定及控制精度；

2)通過電流外環控制實現了電網輸入電流的直接控制，提高了電網輸入電流的功率因數，而且對電網電壓畸變和背景諧波干擾具有較強的抑制能力；

2)通過同時采樣整流橋側電感電流增加的內環控制，不僅提高了系統的穩定性，而且有助于橋臂開關的保護，提高系統的可靠性。