[發(fā)明專利]一種用于電網(wǎng)電壓波形畸變的三相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: CN108134391B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇偉鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 西安翌飛核能裝備股份有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02M7/219
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)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)電壓波形畸變?nèi)郟WM整流器的控制方法。本發(fā)明的特點是進行電網(wǎng)電壓諧波成份的前饋控制。具體如下：檢測三相電網(wǎng)電壓瞬時值，利用瞬時功率變換算法，提取其中需要的單次諧波，得到電網(wǎng)電壓中各次諧波的交流瞬時值(可以針對現(xiàn)場情況，進行諧波的靈活選擇)，乘以幅值校正系數(shù)，前饋到控制環(huán)中，進行前饋控制。此方法實現(xiàn)簡單，無穩(wěn)定性問題，頻偏不會有影響，同時可以實現(xiàn)最大程度的電網(wǎng)電壓波形畸變的抑制，相較于其他控制方法，具有相當(dāng)可觀的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子控制領(lǐng)域，涉及一種PWM整流器的控制方法。

背景技術(shù)

PWM整流器因其可以實現(xiàn)單位功率因數(shù)、電流正弦化的特性，同時隨著全控性半導(dǎo)體管子成本的逐步降低，其相對于不控整流或半控整流的優(yōu)勢越來越明顯。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)中敏感性負(fù)載的增加，無論是送電端、還是用電端，都對電網(wǎng)的品質(zhì)有了更加高的要求，在這方面也進一步推進了PWM 整流器的推廣。

但是PWM整流器也存在其的一些問題，例如在電網(wǎng)電壓波形畸變的情況下，由于大功率PWM整理器的帶寬有限，魯棒性較差，其的并網(wǎng)電流會發(fā)生畸變，進而畸變率超標(biāo)，污染電網(wǎng)。例如在電網(wǎng)電壓存在不平衡時，直流母線存在100Hz的波動，此波動會引起并網(wǎng)電流的畸變。當(dāng)前的研究，較為有效的方法不多。一類是想法設(shè)法提高開環(huán)增益，增強魯棒性。另一類是添加低次諧波的PR諧振器提高低次的開環(huán)增益，抑制入網(wǎng)電流的畸變，但是當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時，PR諧振器的效果就會大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決電網(wǎng)電壓波形畸變情況下的入網(wǎng)電流畸變問題，同時希望實現(xiàn)最大電網(wǎng)電壓畸變情況下穩(wěn)定、高性能的運行。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明進行了電網(wǎng)電壓諧波成分 的前饋控制。具體如下：檢測三相電網(wǎng)電壓瞬時值，利用瞬時功率變換算法，提取其中需要的單次的諧波，得到電網(wǎng)電壓中各次諧波的交流瞬時值(可以針對現(xiàn)場情況，進行諧波的靈活選擇)，乘以幅值校正系數(shù)，前饋到控制環(huán)中，進行前饋控制。

為了較好地發(fā)揮本發(fā)明控制方法的效果，進一步設(shè)置PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：直流側(cè)采用電解電容進行母線電壓支撐，變流器采用電壓型逆變器，網(wǎng)側(cè)采用LCL的濾波方式與電網(wǎng)進行連接，通過有效的控制實現(xiàn)單位功率因數(shù)和并網(wǎng)電流的正弦化。

本發(fā)明的具體實現(xiàn)環(huán)節(jié)如下：

a.采樣三相電網(wǎng)電壓的瞬時值Ua(t)、Ub(t)、Uc(t)，利用軟鎖相算法對電網(wǎng)的相角進行鎖相，得到電網(wǎng)角度φ。

b.母線電壓環(huán)，因為是直流目標(biāo)量控制，采用常規(guī)的PI調(diào)節(jié)器進行母線電壓的閉環(huán)控制。

c.b的輸出作為有功軸的分量，無功軸分量賦值為0，進行DQ/ABC坐標(biāo)系的變換，得到三相有功指令I(lǐng)ap、Ibp、Icp。

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

e.采樣三相電網(wǎng)電壓的瞬時值Ua(t)、Ub(t)、Uc(t)，利用瞬時功率變換算法提取其中需要的各次諧波的電壓幅值。具體可以是：先利用ABC/DQ坐標(biāo)系變換得到DQ軸信息，利用滑動平均濾波進行濾波，得到直流分量，再利用 DQ/ABC坐標(biāo)系變換得到各次諧波電壓的三相電壓瞬時值Unar、Unbr、Uncr。

f.e所得各次諧波電壓的三相瞬時值，進行幅值校正k，作為前饋量與d 所得調(diào)制波進行疊加。

g.f所得量值經(jīng)過ABC/αβ坐標(biāo)系變化，得到α、β軸分量，輸入給SVPWM 模塊，得到三相PWM波驅(qū)動逆變器的開關(guān)管的動作，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制運行。

本發(fā)明具有以下有益效果：