[發明專利]三相PWM整流器比例復數積分控制技術

在審

• 申請號: 201910010972.1
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109687740A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 徐軍;王繼霞
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種三相PWM整流器比例復數積分控制技術領域。整個整流電路由四大部分組成：主電路1、電流環控制電路2、電壓環控制電路3以及鎖相環電路4。主電路中的PWM整流器經過交流電源和PWM波形發生器5觸發工作，由電流環2和電壓環3雙閉環控制。電壓型PWM整流器要控制的數值在于整流器的輸出電壓和整流器輸入電流，前一個要求平穩的導出控制，后一個跟隨輸入電壓的相位。鎖相環4采用低通濾波。本發明為解決傳統PI控制無法消除并網交流電流穩態誤差問題，采用由PCI控制的電流環獲得了優異的整流效果。

技術領域

本發明屬于電力電子控制領域，具體涉及三相PWM整流器比例復數積分控制技術。

背景技術

目前，在風能、太陽能、潮汐能等可再生能源發電技術高速發展情形下，如何將這些能源所產生的變動的低質量電能轉化成可供應給電網的固定的高質量電能，成為現在研究的熱點。提升電能質量的關鍵點是整流，針對早年整流電路中的二極管不具備受控的能力、能量傳遞方向單一以及相控值晶閘管易引入諧波問題，三相PWM整流器應運而生。考慮三相PWM整流器在獲取高性能電能時需要給負載并聯高效濾波大電容，工作時存在的死區會擴大輸入電流的諧波畸變以及對整流器在輸入交變電流時存在穩態誤差的問題，對傳統PI控制做改進，采用PCI控制提升了電能質量。

發明內容

本發明提供了一種三相PWM整流器比例復數積分控制技術。其特點在于三相PWM整流器雙閉環控制中的電流環控制電路設計，解決了傳統PI控制無法消除并網交流電流穩態誤差問題，并消除了αβ坐標系下三相PWM整流器數學模型的耦合性，實現無靜差控制?；诒壤龔蛿捣e分控制的三相PWM整流器不僅可以提升電能質量，還可以簡化系統控制結構。

為達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

本發明主電路中的PWM整流器經過交流電源和PWM波形發生器5(見圖4)觸發工作，控制電路由電流環2和電壓環3雙閉環控制實現。電壓環控制電路3由要求輸出的穩定直流電壓與實際整流輸出電壓做差值做電壓環3輸入，將交流電源的輸入電流經Clarke變換模塊(見圖3)變換與電壓環的輸出做差做電流環2的輸入，電流環2的輸出經Clarke反變換模塊變換輸送到PWM波形發生器5，在交流電源輸入信號前采用基于低通濾波的鎖相環4設施。

本發明針對傳統PI控制無法消除并網交流電流穩態誤差問題，基于基爾霍夫定律對三相PWM整流器進行數學建模，將得到的數學模型進行兩相靜止αβ坐標變換，并分析在兩相靜止αβ中數學模型特性，實現電流環2基于PCI控制設計。

本發明為實現實時性控制，針對電網電壓擾動和αβ坐標系下三相PWM整流器數學模型的耦合性，采用了一種前饋解耦控制方法Clark變換。

電流環控制控制結構的搭建首先要設計控制參數。針對其傳遞函數G(s)＝k_p+k_i/(s-jω₀)中的比例系數k_p和k_i進行設計，從比例系數k_p開始設計，為了確保使整流系統擁有十分快速的響應速度，而且于此在相同時間內盡量減小噪音，整流系統根據考慮必須選擇超越基波頻率10倍和低于開管頻率的1/5,根據這些要求次整流系統選擇的系統頻率帶寬范圍為500＜f_b＜2000。

系統的控制傳遞函數為：

系統的幅頻特性表達式為：

僅僅考慮比例系數k_p時，整流系統的死循環幅頻特性表達式為：