[發(fā)明專利]一種帶中點(diǎn)電位平衡控制的VIENNA整流器雙閉環(huán)控制

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610582463.2
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN107645244A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭琳
• 申請（專利權(quán)）人: 郭琳
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種VIENNA整流器，尤其涉及一種帶中點(diǎn)電位平衡控制的VIENNA整流器雙閉環(huán)控制。

背景技術(shù)

VIENNA整流器是一種兩象限中點(diǎn)箝位式三電平PWM整流器拓?fù)洹IENNA整流器具有功率因數(shù)高，輸入電流THD低，開關(guān)器件少，開關(guān)應(yīng)力低，無開關(guān)死區(qū)問題，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于能量單向流動(dòng)的中大功率場合，該變換器控制是核心，對該整流器控制問題展開研究具有重要的理論意義和工程價(jià)值。

VIENNA 整流器輸入相電壓為三電平，同傳統(tǒng)三電平整流器拓?fù)湟粯哟嬖谥悬c(diǎn)波動(dòng)問題，中點(diǎn)電位波動(dòng)會(huì)帶來偶次諧波，增大電容及功率器件電壓應(yīng)力。將雙閉環(huán)控制應(yīng)用于VIENNA 整流器，但采用的SVPWM 復(fù)雜，計(jì)算量大。電壓定向電流解耦閉環(huán)控制因其控制性能優(yōu)越、響應(yīng)快速、簡單易行而廣泛運(yùn)用于PWM 整流器等功率因數(shù)校正電路。

常見的方法，如基于隨機(jī)開關(guān)頻率的傳統(tǒng)滯環(huán)電流控制方法和定頻平均電流控制方法，但均未進(jìn)行有效的中點(diǎn)平衡控制，存在中點(diǎn)波動(dòng)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服雙閉環(huán)控制VIENNA整流器時(shí)，SVPWM復(fù)雜且計(jì)算量大的難題，本發(fā)明提出一種帶中點(diǎn)電位平衡控制的VIENNA整流器雙閉環(huán)控制。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明將閉環(huán)控制策略拓展至VIENNA整流器中，并針對中點(diǎn)波動(dòng)問題，通過調(diào)節(jié)直流偏移量實(shí)現(xiàn)直流側(cè)中點(diǎn)電壓平衡控制，并發(fā)明了一種基于兩電平空間矢量平面的三電平SVPWM 控制方法。

一種帶中點(diǎn)電位平衡控制的VIENNA整流器雙閉環(huán)控制，包括電路拓?fù)洹⑷娖絊VPWM控制方法、雙閉環(huán)控制和直流側(cè)中點(diǎn)電壓平衡控制四個(gè)部分。

所述電路拓?fù)溆扇嗖豢卣鳂蚣?個(gè)連接于整流器輸入點(diǎn)及直流母線電容中點(diǎn)的3個(gè)雙向開關(guān)構(gòu)成。

所述三電平SVPWM控制方法包括19個(gè)不同的電壓矢量。

所述雙閉環(huán)控制包括解耦控制、電流PI內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)和電壓PI外環(huán)調(diào)節(jié)三個(gè)部分。

所述直流側(cè)中點(diǎn)電壓平衡控制通過閉環(huán)調(diào)節(jié)合理分配不同類型小矢量的作用時(shí)間，控制中點(diǎn)電壓。

本發(fā)明的有益效果是：將該閉環(huán)控制策略拓展至VIENNA 整流器中，并針對上述中點(diǎn)波動(dòng)問題，通過調(diào)節(jié)直流偏移量實(shí)現(xiàn)直流側(cè)中點(diǎn)電壓平衡控制，在確保VIENNA整流器具有優(yōu)異網(wǎng)側(cè)性能的同時(shí)，具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能和中點(diǎn)電壓平衡特性。同時(shí)具有功率因數(shù)高，輸入電流THD 低，開關(guān)器件少，開關(guān)應(yīng)力低，無開關(guān)死區(qū)問題，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1 VIENNA整流器主電路拓?fù)洹?/p>

圖2 橋臂狀態(tài)矢量圖。

圖3 VIENNA整流器控制。

具體實(shí)施方案

圖1中，三相不控整流橋及3個(gè)連接于整流器輸入點(diǎn)及直流母線電容中點(diǎn)的3個(gè)雙向開關(guān)構(gòu)成，Sa、Sb、Sc表示3個(gè)開關(guān)的狀態(tài)，0為開，1為合，，其每個(gè)開關(guān)管承受的最大電壓是輸出母線電壓的一半，因此可以采用低耐壓器件用于高功率場合。由圖1得VIENNA交流側(cè)電壓平衡方程：

為電網(wǎng)電壓；為升壓電感；為電感電流；為電容中性點(diǎn)到電網(wǎng)中性點(diǎn)電壓；為整流器輸入相電壓。

以a相為例，當(dāng)開關(guān)Sa開通時(shí)，整流器a相輸入端被箝位在直流側(cè)中點(diǎn)O；當(dāng)開關(guān)Sa關(guān)斷時(shí)，整流器a相輸入端電壓為，電壓正負(fù)由a相電流極性決定，得到各相相電壓為三電平。

圖2中，把三電平VIENNA 整流器空間矢量分解為6個(gè)兩電平矢量，各扇區(qū)小矢量為對應(yīng)兩電平區(qū)域中心矢量。

圖3中，電壓定向電流解耦雙閉環(huán)控制為提高電流控制的性能，引入id、iq分量的解耦控制，且id、iq電流環(huán)分別采用一個(gè)PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，由此得到dg/* MERGEFORMAT 坐標(biāo)系下電流解耦控制框圖。解耦算法可實(shí)現(xiàn)id、iq無靜差控制。

系統(tǒng)的有功電流指令值為電壓外環(huán)PI 調(diào)節(jié)器的輸出值，與流過負(fù)載的電流成正比。

電容中點(diǎn)的不對稱通常由直流電流和低頻交流分量造成。VIENNA 整流器SVPWM 調(diào)制策略下的中點(diǎn)平衡控制可以通過調(diào)整P、N 小矢量的作用時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。由于成對的P、N 小矢量對中點(diǎn)電位的影響正好相反，所以通過閉環(huán)調(diào)節(jié)合理分配不同類型小矢量的作用時(shí)間，可以控制中點(diǎn)電壓。