[發明專利]一種電流源型雙PWM變頻器

在審

• 申請號: 201710271500.2
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN106950854A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 辛平;白晶
• 申請（專利權）人: 北華大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;H02M1/12;H02M5/44
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙)34120
• 代理人: 童強

技術領域

本發明涉及變頻器技術領域，具體涉及一種電流源型雙PWM變頻器。

背景技術

國內外研究現狀及發展動態分析國內外發展現狀與趨勢

近些年來，電流源型雙PWM變頻器，因具有四象限運行能力、可實現可靠的短路保護，運行效率高等特點，使之在在大功率場合具有顯著的優勢，相關控制技術成為國內外的研究熱點[5-14]。在其研究與應用上，歐美國家技術比較成熟，在性能和可靠性上都具有一定的優勢，幾乎處于壟斷地位。代表性的有美國羅克韋爾(A-B)公司生產的Bulletin1557系列和PowerFlex7000系列電流型高壓大功率變頻器，采用SGCT功率器件串聯的交—直—交電流型變頻器，是進入我國火電廠節能改造工程最早的產品；美國Rockwell公司(A-B)Bulletin1557型電流型(采用GTO直接串聯共18只)和PowerFlexTM 7000系列電流型(采用6.5kV,6只SGCT器件)變頻器；美國ROSS-HILL(羅斯希爾)公司生產的VFD型電流型高壓變頻器；意大ANSALDO(安薩爾多)公司生產的SHCOVERT(H)高壓電流源變頻器；富士公司開發的RHC系列雙PWM交流傳動系統等；瑞士ABB公司生產的ACS611/ACS617系列產品能夠很好地實現四象限運行，是高電壓、大功率場合應用中的代表產品。

國內研究PWM變換器的科研機構主要有浙江大學、合肥工業大學[17,20]和西安交通大學等，浙江大學的研究主要集中在提高整流器的功率因數[16]和減少諧波方面，在實現可逆整流方面擁有較多的研究成果，其關于特大功率組合變流器相移電壓型技術研究、電流型移相SVPWM組合整流技術的研究均獲得國家自然科學基金資助。西安交通大學的研究主要集中在諧波抑制技術方面，其關于瞬時無功理論和串聯混合型諧波抑制裝置的研究獲得國家自然科學資助。目前，哈爾濱九洲電氣公司的高壓變頻器被美國羅克韋爾公司收購以后，PowerFlex7000系列電流型高壓變頻器開始在國內生產，這也為電流源型變頻器在國內得到較好的應用帶來便利。可見，變頻器的發展道路還是十分廣闊的，同時還有好多的問題等待我們去解決，這就需要科研技術人員們做更多更深入的研究，只有這樣才能使我們的工業技術和科技水平達到先進國家的水平。

針對電流源型變頻器控制系統，其控制策略大多采用傳統PI或PID控制，PI或PID控制器由于具有自身內部結構的先天性缺陷、參數難以整定、易受系統參變量的變化及其外界各種擾動的影響等等缺點，無法實現被控對象的高性能工作運行，因此不能滿足高性能電流源型變頻器的控制要求。目前隨著芯片DSP處理運行速度的大大提升，許多專家和學者開始在電流源型變頻器控制系統中研究一些新型的控制算法，這些算法一般被分類為直接電流控制(Direct Current Control，DCC)算法和間接電流控制(Indirect Current Control，ICC)算法。通常在實際研究與應用中，系統主要采用直接電流控制技術。直接控制算法可以使控制器通過雙閉環調節加快系統動態響應，減少輸出誤差，增強其抗擾動能力，實現對外加指令的高精度跟隨輸出。目前比較熱門的直接電流控制算法有狀態反饋控制[18,19,25]、電流滯環控制、滑模變結構控制、預測控制、比例諧振控制、模糊控制、自適應控制、反向遞推控制等。

針對改善雙PWM變換器的動態性能問題，國內外學者進行了廣泛研究[21～24,30]。但目前大多數方案主要是對雙PWM變換器中的PWM整流器部分和逆變器部分采取獨立控制，雖然單方面提高了網側的動態響應速度，但是沒有對整個系統進行協調考慮。整流器和逆變器通過直流電抗器進行能量的緩沖，如將這兩個獨立的系統直接相連，當出現較大擾動時，系統動態性能會變差。因此對整流器和逆變器采取協同控制，通過構建功率反饋互聯控制，達到整流器輸出/輸入功率與逆變器的輸入/輸出功率相等，將可以有效地提高電流源型雙PWM變頻器的動態性能，是目前急需解決且具有顯著實際意義的研究問題。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種電流源型雙PWM變頻器，將能量成型的基本控制理論和互聯控制引入到電流源型雙PWM變頻器中，建立整流器和逆變器的協同式互聯能量成型控制新方法。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：