[發(fā)明專利]電網(wǎng)電壓快速大幅波動工況下的三相PWM整流器的控制方法

有效

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• 申請日: 2017-12-16
• 公開（公告）號: CN108599598B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 蘇偉鋒
• 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)電壓快速大幅波動工況下的三相PWM整流器的控制方法。該控制方法采用電網(wǎng)電壓前饋和母線電壓波動前饋兩者結合的辦法解決快速大幅波動工況下PWM整流器的穩(wěn)定運行問題。具體如下：1)采樣三相電網(wǎng)電壓，利用滑動平均濾波器進行濾波(截止頻率選為系統(tǒng)帶寬頻率附近)，前饋到電流環(huán)輸出。2)采樣直流母線電壓，利用電壓的變化量，求取直流母線電流的波動變化量，前饋到直流母線電壓環(huán)輸出。通過兩種方式的結合，避免了高頻前饋的可能引起的振蕩問題，由解決了濾波帶來的延時導致前饋效果減弱的問題。

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。

背景技術

在配電網(wǎng)領域，因為一般系統(tǒng)容量都不大，同時有很多存在沖擊性負荷的現(xiàn)場，因為沖擊性負荷反復工作，導致電網(wǎng)電壓發(fā)生較為快速及劇烈的波動，比如鋼廠在軋鋼瞬間電弧爐的功率很大，多臺設備隨機進行軋鋼，導致電網(wǎng)電壓非常頻繁劇烈的波動。再比如石油勘探現(xiàn)場，多臺磕頭機的隨機工作，導致電網(wǎng)電壓的劇烈波動。類似的還有鋁廠、汽車制造等。對于在這樣的現(xiàn)場應用的帶PWM整流器的電源、或者APF、SVG等PWM整流設備，其必須對電網(wǎng)的快速劇烈的波動具有非常好的適應能力。

當前對于電網(wǎng)快速波動工況下，PWM整流器的適應性，行業(yè)內其實有效的措施并不多。居多采用提高開環(huán)增益或者增加電網(wǎng)電壓前饋的措施，對于上述幾個現(xiàn)場，一般PWM整理器的功率都很大，開環(huán)增益的提高非常有限。增加電網(wǎng)電壓前饋是一個很好的辦法，但是必須增加濾波器，將可能會引起系統(tǒng)振蕩的噪聲率除掉，但是濾波器勢必會導致電網(wǎng)電壓前饋的實時性變差，進而效果變差，電網(wǎng)電壓稍微快速大幅的波動，設備已經(jīng)過流或過壓保護。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于解決電網(wǎng)電壓快速大幅波動工況下PWM整流器的穩(wěn)定運行問題，提出一種新的三相PWM整流器的控制方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用電網(wǎng)電壓前饋和母線電壓波動前饋，兩者結合的辦法解決快速大幅波動工況下PWM整流器的穩(wěn)定運行問題。具體如下： 1)采樣三相電網(wǎng)電壓，利用滑動平均濾波器進行濾波(截止頻率選為系統(tǒng)帶寬頻率附近)，前饋到電流環(huán)輸出。2)采樣直流母線電壓，利用電壓的變化量，求取直流母線電流的波動變化量，前饋到直流母線電壓環(huán)輸出。

為了較好地發(fā)揮本發(fā)明控制方法的效果，進一步設置PWM整流器拓撲結構：拓撲采用電壓型三相變流器，功率器件采用IGBT，逆變橋通過LCL的濾波方式與電網(wǎng)相連接，直流側采用電解電容(大容量)。

具體實現(xiàn)步驟如下：

a.采樣三相電網(wǎng)電壓，利用基于瞬時無功理論的軟鎖相算法對電網(wǎng)的相角進行鎖相，得到電網(wǎng)角度θ。

b.采樣直流母線電壓值與給定電壓800V做差，得到誤差信號，利用PI 調節(jié)器進行控制調節(jié)，得到信號Udc_k。

c.利用采樣到的直流母線電壓，結合直流母線的電容量，得到直流側電容的電流波動量，乘以比例系數(shù)k，得到Udc_i，此即為直流母線電壓波動的前饋值。

d.Udc_k與ΔUdc_i求和結果作為有功軸的分量，無功軸分量賦值為0，進行DQ/ABC坐標系的變換，得到三相有功指令Iap(t)、Ibp(t)、Icp(t)。

e.采樣三相電感電流瞬時值Ia(t)、Ib(t)、Ic(t)，環(huán)節(jié)d得到的Iap(t)、 Ibp(t)、Icp(t)與Ia(t)、Ib(t)、Ic(t)分別利用P調節(jié)器進行閉環(huán)控制，得到三相調制波。

f.采樣三相電網(wǎng)電壓的瞬時值Ua(t)、Ub(t)、Uc(t)，利用滑動平均濾波器進行濾波，濾波器的截止頻率選為帶寬附近頻率，乘以比例系數(shù)k，得到三相電網(wǎng)電壓前饋值Ua_q，Ub_q，Uc_q。