[發(fā)明專利]一種電壓型PWM整流器系統(tǒng)的直接功率控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110394207.8
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102497121A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林明耀;韓愚拙;林克曼;朱信舜;駱皓
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 奚幼堅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電壓型PWM整流器系統(tǒng)的直接功率控制方法，屬于電氣傳動技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，以脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)為基礎(chǔ)的各種變流裝置在工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。PWM整流器具有網(wǎng)側(cè)電流正弦、單位功率因數(shù)并網(wǎng)、方便實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動等優(yōu)點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了電能的“綠色變換”。以正弦波電流為目標(biāo)的各種電路結(jié)構(gòu)和控制算法也被提出。二十世紀(jì)90年代初，Tokuo?Ohnishi提出一種將瞬時有功功率、無功功率概念用于三相PWM變換器系統(tǒng)的控制方法，隨后Toshihiko?Noguchi等學(xué)者進(jìn)行了研究并取得了進(jìn)展，提出了直接功率控制(Direct?Power?Control，簡稱DPC)方法，并將DPC方法應(yīng)用于三相PWM整流器系統(tǒng)的直接功率控制。DPC方法采用功率內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的控制結(jié)構(gòu)，將有功、無功功率的給定值與實(shí)際值相比較，通過查詢開關(guān)表選擇電壓矢量，來控制PWM整流器的開關(guān)狀態(tài)?，F(xiàn)有的DPC方法按照主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為有電壓傳感器和無電壓傳感器兩類：

(1)無電壓傳感器結(jié)構(gòu)的DPC方法

采用無交流電壓傳感器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過電網(wǎng)磁鏈估算或電壓估算得到電網(wǎng)電壓幅值和相位的信息，從而省去了電壓傳感器，提高了系統(tǒng)的魯棒性，但DPC方法中的核心——開關(guān)表沒有改進(jìn)，控制效果提高有限

(2)有電壓傳感器結(jié)構(gòu)的DPC方法

有電壓傳感器結(jié)構(gòu)的DPC方法可分為單開關(guān)表和雙開關(guān)表結(jié)構(gòu)，單開關(guān)表由于引入大量零矢量，同時受到使用一個開關(guān)表同時調(diào)節(jié)有功和無功解耦能力的限制，導(dǎo)致傳統(tǒng)網(wǎng)側(cè)電流仍然具有較高的諧波含量，且在每個周期內(nèi)存在一段時間的無功失控區(qū)域；雙開關(guān)表結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是輪流使用兩張開關(guān)表，從而單獨(dú)控制有功功率和無功功率，提高了PWM整流器系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，但卻會導(dǎo)致PWM整流器系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能欠佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)之不足，在分析現(xiàn)有DPC方法各種方案的基礎(chǔ)上，基于雙開關(guān)表分別單獨(dú)控制有功功率和無功功率的思想，提出了一種電壓型PWM整流器系統(tǒng)的直接功率控制方法，在不增加PWM整流器系統(tǒng)開銷的前提下，改進(jìn)了三相PWM整流器直接功率控制的效果。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種電壓型PWM整流器系統(tǒng)的直接功率控制方法，電壓型PWM整流器系統(tǒng)包括電壓型PWM整流器功率主電路以及基于DSP的控制器，以DPC方法中采用的功率內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的控制結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將有功功率及無功功率的給定值與實(shí)際值相比較，通過查詢開關(guān)表選擇電壓矢量，來控制PWM整流器的開關(guān)狀態(tài)，其特征在于：增加一個標(biāo)示有功功率、無功功率的狀態(tài)變量，重新定義空間矢量的位置，構(gòu)建細(xì)分的開關(guān)表；包括以下步驟：

(1)三相PWM整流器通過三相濾波電感與電網(wǎng)相連，設(shè)置電壓和電流傳感器采集電網(wǎng)的三相對稱電壓U_a、U_b、U_c、流入整流器的三相對稱電流i_a、i_b、i_c以及直流母線電壓U_dc；

(2)直流母線電壓的給定值U_dc^*為期望得到的母線電壓值，直流母線電壓U_dc^*與直流母線電壓U_dc的差值通過一個比例積分環(huán)節(jié)產(chǎn)生有功電流的給定值i_dc^*，有功電流的給定值i_dc^*與直流母線電壓U_dc的的乘積為有功功率的給定值P_ref，；