[發(fā)明專利]一種基于無(wú)差拍和三角波比較的三相PWM整流控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510737337.5
• 申請(qǐng)日: 2015-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN105391285A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜貴平;柳志飛;杜發(fā)達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/12
• 分類號(hào): H02M1/12;H02M7/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三相整流技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無(wú)差拍和三角波比較的三相PWM整流控制方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展大功率電源需求量日益增加，傳統(tǒng)的線性電源、相控電源輸入電流諧波大，功率因數(shù)低對(duì)電網(wǎng)影響較大；而三相PWM整流器能從根源上消除輸入電流諧波，可實(shí)現(xiàn)交流側(cè)單位功率因數(shù)運(yùn)行，所以是當(dāng)前電力電子領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。

三相電壓型PWM整流器目前常用的控制策略有：滯環(huán)比較控制、前饋解耦控制、電流預(yù)測(cè)控制、無(wú)差拍控制，但是這些控制目前都仍有不足之處：簡(jiǎn)單的滯環(huán)比較控制輸入電流紋波依然較大；前饋解耦控制、電流預(yù)測(cè)控制、無(wú)差拍控制需要增加SVPWM或SPWM環(huán)節(jié)，算法復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有控制策略的不足，本發(fā)明目的在于提供一種基于無(wú)差拍和三角波比較的三相PWM整流控制方法。利用三角波比較控制與無(wú)差拍控制各自的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)新型控制方法，簡(jiǎn)化算法的同時(shí)，降低交流側(cè)電流諧波，同時(shí)實(shí)現(xiàn)定頻控制。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。

一種基于無(wú)差拍和三角波比較的三相PWM整流控制方法，主要步驟如下：(S1)利用鎖相電路得到電網(wǎng)A相電壓ea的過零點(diǎn)，DSP根據(jù)電網(wǎng)A相電壓ea的過零點(diǎn)實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時(shí)根據(jù)電網(wǎng)A相電壓ea的過零點(diǎn)計(jì)算電網(wǎng)三相輸入的電壓值(ea、eb、ec)，并裝換為數(shù)字信號(hào)；

(S2)利用電流霍爾傳感器分別采樣三相電抗器的輸入電流值(ia、ib、ic)，采用分壓法采樣三相電壓型PWM整流器直流側(cè)電容兩端的輸出直流電壓值Vdc，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

(S3)完成步驟(S1)和(S2)后，將指令直流電壓值Vdc_ref與輸出直流電壓值Vdc的差作為電壓外環(huán)的輸入，電壓外環(huán)采用PI控制，電壓外環(huán)控制的輸出得到有功電流指令i*d，無(wú)功電流指令i*q設(shè)為0；

(S4)把三相電壓型PWM整流器的數(shù)學(xué)模型從三相abc靜止坐標(biāo)系變換到兩相dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，并根據(jù)電壓外環(huán)控制得到的參考電流、三相交流側(cè)電流、三相交流側(cè)電壓進(jìn)行無(wú)差拍控制；

(S5)在兩相dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下根據(jù)無(wú)差拍控制得到整流橋交流側(cè)電壓兩相(Vd、Vq)，并變換到三相abc靜止坐標(biāo)系下得到三相電壓(Va、Vb、Vc)，將變換得到的三相電壓分別除以直流電壓參考值Vdc_ref然后經(jīng)過PI調(diào)節(jié)并限幅，輸出與三角波進(jìn)行比較，最后輸出6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其中三角波的幅值與PI限幅一致。

所述步驟(S1)中，利用鎖相電路得到電網(wǎng)A相電壓ea的過零點(diǎn)時(shí)間，用DSP實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)的周期，同時(shí)計(jì)算電網(wǎng)輸入三相電壓的值。

所述步驟(S2)中，利用電流霍爾傳感器分別采樣三相電抗器的輸入電流值(ia、ib、ic)，采用電阻分壓法采樣三相電壓型PWM整流器直流側(cè)電容兩端的輸出直流電壓值Vdc。

所述步驟(S3)中，將指令直流電壓值Vdc_ref與輸出直流電壓值Vdc的差進(jìn)行PI控制，PI控制輸出得到有功電流指令i*d，為了實(shí)現(xiàn)三相電壓型PWM整流器交流輸入側(cè)單位功率因數(shù)運(yùn)行，設(shè)無(wú)功電流指令i*q為0。

所述步驟(S4)和(S5)中，根據(jù)(S1)、(S2)、(S3)步驟的數(shù)據(jù)在兩相dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行無(wú)差拍控制，將無(wú)差拍控制的輸出與三角波比較控制，從而得到三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、算法簡(jiǎn)單，無(wú)需SVPWM或SPWM調(diào)制單元；

2、三相電壓型PWM整流器交流側(cè)輸入電流紋波低，交流側(cè)可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行；

3、三相電壓型PWM整流器直流側(cè)輸出電壓可控，紋波??；

3、可以實(shí)現(xiàn)定頻控制。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種基于無(wú)差拍和三角波比較的三相PWM整流控制方法示意圖；

圖2是應(yīng)用本發(fā)明的三相電壓型PWM整流器matlab仿真直流側(cè)輸出電壓的效果圖；

圖3是應(yīng)用本發(fā)明的三相電壓型PWM整流器matlab仿真A相交流側(cè)輸入電壓和電流的效果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特別詳細(xì)說(shuō)明之過程或參數(shù)，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

如圖1所示，本發(fā)明的一種基于無(wú)差拍和三角波比較的三相PWM整流控制方法示意圖，主要步驟如下：