[發(fā)明專利]一種三相功率變流器的綜合控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310133773.2
• 申請(qǐng)日: 2013-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN103199720A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬伏軍;羅安;肖華根;劉月華;金國彬;熊橋坡;何志興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/219
• 分類號(hào): H02M7/219;H02J3/01
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 盧宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三相功率變流器的基波電流控制、諧波電流控制領(lǐng)域，特別是一種三相功率變流器的綜合控制方法。

背景技術(shù)

電能是影響我國工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，電力節(jié)能在我國建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的進(jìn)程中將占有越來越重要的地位。近年來，由于配電網(wǎng)非線性負(fù)載引起的諧波、無功等電能質(zhì)量問題，從而導(dǎo)致電氣設(shè)備運(yùn)行紊亂以及變壓器等設(shè)備功率因數(shù)偏低，線路損耗大等問題，給供電和用電企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，得益于電力電子、電力變換等技術(shù)的發(fā)展，使得能夠在動(dòng)態(tài)治理諧波的同時(shí)改善功率因數(shù)兼具無功補(bǔ)償?shù)挠性措娏V波器成為目前改善電能質(zhì)量、節(jié)能降耗方面的研究熱點(diǎn)之一。

目前低壓三相配電網(wǎng)的非線性負(fù)載主要有不可控整流負(fù)載和晶閘管整流負(fù)載，在冶金、石化、鐵路等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。該種負(fù)載具有含量大，功率因數(shù)低的特點(diǎn)，其輸出諧波主要是6k±1次諧波，對(duì)供電系統(tǒng)電能質(zhì)量造成污染，嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常運(yùn)行。目前配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理裝備主要有無源濾波器，靜止無功補(bǔ)償器以及基于PWM調(diào)制的有源電力濾波器。傳統(tǒng)的無源濾波器越來越不能滿足現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用和電力系統(tǒng)的要求，而有源電力濾波器能自動(dòng)適應(yīng)電網(wǎng)阻抗和頻率的快速變化，并且具有高可控性和快速響應(yīng)性，為電網(wǎng)諧波治理提供了一種重要的方式。

隨著電力電子技術(shù)發(fā)展，一種三相PWM整流技術(shù)出現(xiàn)，不同于常規(guī)的不可控整流，通過采用PWM調(diào)制技術(shù)來控制高頻電力電子器件的開通和關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)裝置的單位功率因數(shù)整流，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)高達(dá)0.99，輸出電流畸變率小于5%。這樣無需電能質(zhì)量補(bǔ)償器，簡(jiǎn)化了配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，減少了系統(tǒng)的整體成本，提高了配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。然而，由于目前冶金、石化、鐵路等行業(yè)中主要采用不可控整流負(fù)載和晶閘管整流負(fù)載，其具有諧波含量大，功率因數(shù)低的特點(diǎn)，需要進(jìn)行電能質(zhì)量補(bǔ)償。這樣，可以開發(fā)一種改進(jìn)型的三相功率變流器，使得該種裝置一邊進(jìn)行PWM整流給負(fù)載供電，一邊進(jìn)行無功補(bǔ)償和諧波抑制，使它具有有源電力濾波器的功能。同時(shí)由于補(bǔ)償?shù)臒o功和諧波電流都是交流信號(hào)，采用傳統(tǒng)的PI控制器，其具有有限的跟蹤能力，穩(wěn)態(tài)時(shí)存在誤差；有學(xué)者提出了各次諧波電流的分頻控制方法，主要有廣義積分控制和比例諧振控制，對(duì)相應(yīng)的諧波具有無限的開環(huán)增益，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流信號(hào)的無差跟蹤。但是該種分頻控制器對(duì)每一次諧波都要有一個(gè)控制器，這樣控制的數(shù)量較多，控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種三相功率變流器的綜合控制方法，根據(jù)穩(wěn)態(tài)時(shí)的基波電壓電流關(guān)系計(jì)算出系統(tǒng)的前饋基波調(diào)制信號(hào)，進(jìn)行基波電流的快速跟蹤，大大減少諧波控制器的數(shù)量，提高控制系統(tǒng)的實(shí)用性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種三相功率變流器的綜合控制方法，包括三相功率變流器，所述三相功率變流器包括三個(gè)功率開關(guān)臂，所述三個(gè)功率開關(guān)臂各通過一個(gè)濾波電感接電網(wǎng)，所述三相功率變流器直流側(cè)通過直流電容接后級(jí)負(fù)載，所述濾波電感與所述電網(wǎng)之間并聯(lián)有三相負(fù)載；該方法為：

1）將三相功率變流器直流側(cè)參考電壓與檢測(cè)的三相功率變流器直流側(cè)電壓u_dc相減，然后經(jīng)過PI控制器的調(diào)節(jié)處理后輸出三相功率變流器直流側(cè)電壓的調(diào)節(jié)指令I(lǐng)_dc；

2）根據(jù)直流側(cè)電壓的調(diào)節(jié)指令I(lǐng)_dc、后級(jí)負(fù)載功率P_d和三相負(fù)載補(bǔ)償無功功率Q_C，計(jì)算出三相功率變流器的基波指令信號(hào)