[發明專利]用于VIENNA整流器的限流控制方法

有效

• 申請號: 201310711720.4
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103715921A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 姚文熙;呂征宇;黃龍;林壯
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/32
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明涉及高功率因數變頻器領域，特別涉及三相三線Vienna整流器電路的占空比切換控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的迅猛發展，非線性元件對電網注入了大量的諧波。嚴重的諧波畸變可能導致用電設備的故障，為了解決這一問題，功率因數校正電路被越來越多的應用到電力電子設備中。

Vienna拓撲是一種優秀的三相功率因數校正整流器，相對于全橋拓撲，在成本、效率和功率密度上都具有明顯優勢。VIENNA拓撲的常規控制方法已經較為成熟，在通訊電源、UPS等領域獲得良好的應用。

Vienna拓撲可以獲得完美的電流波形，但是基于Vienna拓撲的功率因數校正電路的成本仍然較高，尤其在工業應用領域，如變頻器等，對功率因數校正的要求相對較低，因此低成本的功率因數校正技術在工業應用中有廣泛應用前景。

Vienna拓撲的一個重要特點是，電源的功率通過二極管傳遞到負載，不通過功率開關器件，因此就有可能對功率開關管進行選擇性控制，從而在犧牲部分性能的前提下降低功率因數校正電路的成本。

發明內容

本發明旨在開發低成本的三相功率因數校正電路，提出一種用于VIENNA整流器的限流控制方法。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種用于VIENNA整流器的限流控制方法，包括以下步驟：

（1）通過采樣獲得直流電壓偏移和相電流瞬時值；

（2）根據中點電壓偏移量計算電流上下限值：

當中點電壓偏移為正即V_dc2－V_dc1＞0時，電流上限值I_uplim＝I_lim－kb×(V_dc2-V_dc1)，電流下限值I_downlim=I_lim；當中點電壓偏移為負即V_dc2－V_dc1＜0時，電流上限值I_uplim＝I_lim，I_downlim＝I_lim－k_b×(V_dc2-V_dc1)；

式中，所述中點電壓偏移指整流器直流側下端電容電壓與上端電容電壓之差，V_dc2為下端電容電壓，V_dc1為上端電容電壓；kb為用于中點電壓平衡的平衡因子，根據控制速度的要求確定；I_lim為電流限值的基值，根據開關管的電流容量來設置，該基值小于開關管的額定電流幅值；

（3）若相電流瞬時值大于電流上限值I_uplim或小于電流下限值I_downlim，則相開關管的占空比設置為0；若相電流瞬時值小于電流上限值I_uplim且大于電流下限值I_downlim，則相開關管的占空比保持不變，并作為用于實際控制的占空比信號。

本發明中，所述相開關管的占空比采用脈寬計算的方式獲得。

本發明中，所述脈寬計算采用最少開關次數的空間矢量調制方式，或注入零序分量的正弦波調制方法。

本發明中，所述的電流上限值I_uplim和電流下限值I_downlim根據直流中點電壓的偏移調整；當直流中點電壓偏移為正時，設定電流上限值I_uplim小于電流下限值I_downlim；當直流中點電壓偏移為負時，設定電流上限值I_uplim大于電流下限值I_downlim。

本發明中，所述電流上限值I_uplim和電流下限值I_downlim的絕對值均小于開關管的額定電流幅值。

相對于現有技術而言，本發明的有益效果在于：

1、采用本發明中的方法，可以使整流器的開關管電流值限制在設定值，降低開關管的電流應力，可以采用電流等級較小的開關管；并且在電流較大時，減少了開關次數，降低開關損耗。因此本發明可以降低Vienna整流器的成本，提高Vienna整流器的效率。

2、本發明也可以用于Vienna整流器的過載運行，由于二極管的過載能力較開關管強，本方案可實現僅限制開關管的電流而不限制二極管的電流，從而增強Vienna整流器的整體過載能力。

附圖說明