[發明專利]一種計及不平衡的電壓振蕩抑制方法、控制器及系統

有效

• 申請號: 201810996628.X
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108923442B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 張承慧;丁文龍;段彬;邱涵;王濤;楊東江
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/01
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種計及電壓不平衡的載波調制方法、控制器及系統。其中，所述載波調制方法包括：將直流分量注入至Vienna整流器的三相調制信號，得到直流補償后的三相調制信號；根據Vienna整流器的三相輸入電流的極性來判斷扇區，并依據直流補償后的三相調制信號與三相輸入電流極性的一致性，判定當前扇區是否屬于正常區間；在不正常區間內，向直流補償后的三相調制信號注入補償分量，以用于消除交流側電流畸變；在正常區間內，向直流補償后的三相調制信號注入優化的零序分量，以抑制直流側電壓振蕩。

技術領域

本發明屬于電力電子領域，尤其涉及一種計及不平衡的電壓振蕩抑制方法、控制器及系統。

背景技術

有源功率因數校正技術是解決非線性元件對電網注入大量諧波問題的有效途徑。三相三電平Vienna整流可實現輸入單位功率因數校正，不僅具有諧波小、開關損耗低和電磁干擾小等優點，而且電路結構簡單、開關數目少、無橋臂直通問題，適合能量單向的高壓大功率變換場合。為進一步提高功率密度，減小體積與成本，降低直流母線電容已成為國內外學術熱點及工業應用的新趨勢。

減少并聯的直流母線電容數目，可進一步提高Vienna整流器功率密度。然而當Vienna整流器要選擇小于500uF的直流母線電容時，無論是傳統的正弦脈寬調制(SPWM)，還是空間矢量脈寬調制(SVPWM)調制或零序分量注入的載波調制技術均會引起直流電壓振蕩及電流畸變問題。尤其在直流電壓不平衡時振蕩及畸變加劇，并與期望值產生偏差，嚴重影響后級直流用電質量。

綜上所述，為提高Vienna整流器功率密度，降低成本，亟需一種新型的調制方法來抑制直流電壓振蕩，消除電流畸變，提高在直流電壓平衡與不平衡條件下電能質量，保障系統安全穩定運行。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了一種計及不平衡的直流電壓振蕩抑制載波調制方法，其能夠減少Vienna整流器直流電容，具有在平衡或不平衡條件下，均能有效抑制直流電壓振蕩，同時降低輸入電流諧波含量，改善交流側和直流側電能質量的效果。

本發明的一種計及電壓不平衡的載波調制方法，包括：

將直流分量注入至Vienna整流器的三相調制信號，得到直流補償后的三相調制信號；

根據Vienna整流器的三相輸入電流的極性來判斷扇區，并依據直流補償后的三相調制信號與三相輸入電流極性的一致性，判定當前扇區是否屬于正常區間；

在不正常區間內，向直流補償后的三相調制信號注入補償分量，以用于消除交流側電流畸變；

在正常區間內，向直流補償后的三相調制信號注入優化的零序分量，以抑制直流側電壓振蕩；

其中，直流分量由調節直流電壓差值的控制器輸出與直流母線電壓不平衡系數之和構成；所述直流母線電壓不平衡系數為正直流母線電壓與負直流母線電壓兩者之差與兩者之和的比值。

進一步的，在不正常區間內，向直流補償后的三相調制信號注入補償分量的過程中，對于P類型不正常區間，對相同極性的調制波形補償，補償分量與鉗位相補償分量一致。

進一步的，在不正常區間內，向直流補償后的三相調制信號注入補償分量的過程中，對于P類型不正常區間，對不同極性的調制波形補償，補償分量與鉗位相補償分量使用轉換系數T1，其中，T1＝(1-k)/(1+k)，k為直流母線電壓不平衡系數。

進一步的，在不正常區間內，向直流補償后的三相調制信號注入補償分量的過程中，對于N類型不正常區間，對相同極性的調制波形補償，補償分量與鉗位相補償分量一致。

進一步的，在不正常區間內，向直流補償后的三相調制信號注入補償分量的過程中，對于N類型不正常區間，對不同極性的調制波形補償，補償分量與鉗位相補償分量使用轉換系數T2，其中，T2＝(1+k)/(1-k)，k為直流母線電壓不平衡系數。