[發(fā)明專利]一種用于電網(wǎng)電壓不平衡下三相PWM整流器的控制方法

有效

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• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107493024B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 闞嘯
• 申請（專利權）人: 西安翌飛核能裝備股份有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本發(fā)明公開一種用于電網(wǎng)電壓不平衡下三相PWM整流器的控制方法。該方法的實現(xiàn)步驟包括：檢測入網(wǎng)電流中因為三相電網(wǎng)電壓不平衡引起的負序電流成分，利用PR諧振控制器的內(nèi)模原理對負序電流進行控制，控制器的輸出與有功穩(wěn)壓指令一起作為電流環(huán)控制器的指令，電流環(huán)對三相電感電流進行閉環(huán)，利用PI調(diào)節(jié)器進行控制，電流環(huán)輸出進行SPWM調(diào)制得到驅(qū)動脈沖。本發(fā)明通過對入網(wǎng)電流負序電流的檢測及控制，去調(diào)節(jié)負序疊加指令，避免了傳統(tǒng)的不斷提高電流環(huán)開環(huán)增益的局限，可以更好地適應電網(wǎng)不平衡度，具有很好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于電力電子控制領域，涉及一種PWM整流器的控制方法，尤其是一種用于電網(wǎng)電壓不平衡下三相PWM整流器的控制方法。

背景技術

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各種用電設備的增加，用戶對電網(wǎng)提出了更高的要求，那么相應的電網(wǎng)也對用戶的電源設備提出了更高的要求。之前的半控二極管整流，已經(jīng)逐漸被PWM整流器所替代，PWM整流器可以實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流的正弦化、單位功率因數(shù)，幾乎對電網(wǎng)沒有任何的污染。

三相PWM整流器在三相電網(wǎng)電壓不平衡的情況下，會出現(xiàn)各種不正常運行的情況，三相電流不平衡、母線電壓存在波動(這也是電流畸變率變大的實質(zhì)原因)。在某些大功率場合，開關頻率較低、帶寬不高，三相電壓不平衡時還會導致母線無法穩(wěn)壓，發(fā)生過壓的情況出現(xiàn)。

近年來，很多學者對三相電網(wǎng)電壓不平衡情況下，PWM整流器的穩(wěn)定、高性能運行進行了研究，提出了很多的方法。但是總結諸多的方式，都是在自動控制原理的角度，通過提高電流環(huán)的控制特性來改善性能。然而，畢竟一個設備的開關頻率有限，帶寬有限，尤其在大功率開關頻率較低的現(xiàn)場，幾乎沒有什么效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在PWM整流器的穩(wěn)定、高性能運行的控制過程中，克服因設備開關頻率有限帶來的不利影響。本發(fā)明跳出了以往常規(guī)的思路，提出一種不受帶寬限制、仍然可以實現(xiàn)最大三相電網(wǎng)電壓不平衡度情況下穩(wěn)定、高性能運行的方法。

本發(fā)明的解決方案如下：

該用于電網(wǎng)電壓不平衡下三相PWM整流器的控制方法，包括：

檢測入網(wǎng)電流中因為三相電網(wǎng)電壓不平衡引起的三相負序電流；

利用PR諧振控制器的內(nèi)模原理對三相負序電流進行控制；PR諧振控制器的輸出與三相有功穩(wěn)壓指令疊加作為電流環(huán)的指令給定；

所述電流環(huán)對三相電感電流進行閉環(huán)，然后經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器，最后對電流環(huán)輸出進行SPWM調(diào)制得到驅(qū)動脈沖，驅(qū)動逆變器的工作。

基于以上方案，本發(fā)明較佳的具體實現(xiàn)過程以及優(yōu)化內(nèi)容如下：

所述三相負序電流的獲得經(jīng)過了以下過程：

對三相入網(wǎng)電流反饋，先利用負相序ABC/DQ坐標系變換得到DQ軸信息，經(jīng)過低通濾波，得到直流分量，再利用負相序DQ/ABC坐標系變換得到三相負序電流成分。

所述低通濾波采用滑動平均濾波器實現(xiàn)。

所述PR諧振控制器實現(xiàn)三相負序電流到0的控制，即先將所述三相負序電流與0做差，然后送入PR諧振控制器。

所述三相有功穩(wěn)壓指令的獲得經(jīng)過了以下過程：

檢測直流母線電壓，與給定母線電壓做差，利用PI調(diào)節(jié)器進行無差跟蹤，并疊加一固定的電網(wǎng)電壓前饋值，輸出作為D軸分量，Q軸分量賦值為0，進行正相序DQ/ABC坐標系的變換，得到三相有功穩(wěn)壓指令。

對于PI調(diào)節(jié)器的差分表達式：

u(k)＝K_P*e(k)+K_I*e(k)+u(k-1)，其中K_P取2.5；K_I取0.3。