[發(fā)明專(zhuān)利]一種三相電流型七電平PWM整流器的空間矢量調(diào)制策略

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010619194.9
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111800026B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王青松;李世豪;鄧富金;程明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/219
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/219;H02M1/12;H02M1/42
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于三相電流型七電平PWM整流器的空間矢量控制策略，采用三個(gè)模塊并聯(lián)的組合式結(jié)構(gòu)，有效降低了三相電流型PWM整流器網(wǎng)側(cè)諧波含量，并使得網(wǎng)側(cè)濾波電感和濾波電容的體積有所減小。另外，本發(fā)明首次在三相電流型七電平PWM整流器中采用空間矢量調(diào)制策略，并通過(guò)電壓電流雙閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)運(yùn)行和直流側(cè)電流跟蹤給定值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三相電流型七電平PWM整流器的空間矢量調(diào)制策略，屬于智能電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)領(lǐng)域，屬于電力電子在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電力電子裝置在工業(yè)市場(chǎng)和應(yīng)用等領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，特別是電力變換器的大功率化，帶來(lái)了諧波污染、無(wú)功功率損耗等問(wèn)題。為了節(jié)約能源、降低成本、減少污染，越來(lái)越多的電氣設(shè)備對(duì)電能的質(zhì)量提出了新的要求。世界各國(guó)學(xué)者對(duì)電力電子技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，取得了大量的科研成果。電力系統(tǒng)諧波的主要來(lái)源之一是電網(wǎng)中的電力電子設(shè)備。而在這些設(shè)備中，各種整流裝置所占的比例最大。目前常用的整流裝置幾乎都采用二極管不控整流電路或晶閘管相控整流電路，它們對(duì)電網(wǎng)注入大量諧波及無(wú)功功率，網(wǎng)側(cè)電流波形畸變嚴(yán)重、諧波含量高,造成嚴(yán)重的電網(wǎng)“污染”。隨著這類(lèi)非線性負(fù)載容量逐年增加，電力電子裝置的諧波污染問(wèn)題成為電氣工程領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。

解決諧波問(wèn)題的思路無(wú)非有兩種：一是在諧波產(chǎn)生后用濾波裝置進(jìn)行濾除二是對(duì)污染源進(jìn)行改造，從根本上消除諧波。當(dāng)然,用有源濾波或者無(wú)源濾波等方式進(jìn)行諧波抑制都是被動(dòng)的方法,積極的方法。迄今為止，有關(guān)七電平逆變器的研究己經(jīng)很充分，但對(duì)7電平整流器尤其是電流型七電平整流器的研究則相對(duì)較少。七電平整流器(MultilevelCurrent Source Rectifier,MCSR)可以實(shí)現(xiàn)交流側(cè)電流正弦化、運(yùn)行于單位功率因數(shù)或者可做到功率因數(shù)可調(diào)、諧波含量很小。由于七電平整流器可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，不但能實(shí)現(xiàn)由交流側(cè)電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量的整流特性，而且能實(shí)現(xiàn)由直流側(cè)向交流側(cè)回饋能量的逆變特性，被稱(chēng)為新型四象限運(yùn)行的整流器，有效地節(jié)約和利用了能源。

發(fā)明內(nèi)容

基于當(dāng)前三相電流型七電平整流器還未采用空間矢量調(diào)制的現(xiàn)狀，基于現(xiàn)有的PWM整流器技術(shù)，本發(fā)明提出一種三相電流型七電平整流器的空間矢量調(diào)制策略，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)側(cè)單位功率運(yùn)行，而直流側(cè)保持電流穩(wěn)定。

本發(fā)明一種三相電流型七電平PWM整流器的空間矢量調(diào)制策略，所述三相電流型七電平整流器包括并聯(lián)的三個(gè)整流橋模塊，每個(gè)整流橋模塊分別由相應(yīng)的調(diào)制波控制；

所述空間矢量調(diào)制策略包含以下步驟：

步驟1、建立三相電流型七電平PWM整流器的空間電流矢量圖：

(1)建立abc三相坐標(biāo)系，以a軸作為α軸，逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90度作為β軸，以坐標(biāo)軸原點(diǎn)為中心點(diǎn)作六邊形并使得a、b和c軸分別與六邊形的某條邊垂直；

(2)分別連接六邊形頂點(diǎn)和坐標(biāo)軸原點(diǎn)，將六邊形劃分為六個(gè)區(qū)域，從α軸所處區(qū)域起按照逆時(shí)針?lè)较蝽樞蛴洖榈?至第6扇形區(qū)域；

(3)對(duì)任一扇形區(qū)域，將其均分為九個(gè)三角形區(qū)域，每個(gè)三角形區(qū)域的邊長(zhǎng)I為每個(gè)整流橋模塊直流側(cè)輸出直流電流大小；九個(gè)扇形區(qū)域內(nèi)的三角形區(qū)域按照由外向內(nèi)且逆時(shí)針?lè)较蝽樞蛴洖榈冖僦恋冖崛切螀^(qū)域；

(4)以坐標(biāo)軸原點(diǎn)為端點(diǎn)分別向每個(gè)三角形區(qū)域的頂點(diǎn)作射線，形成37個(gè)空間矢量；

步驟2、對(duì)目標(biāo)電流矢量所在扇形區(qū)域和三角形區(qū)域進(jìn)行判定；

步驟3、目標(biāo)電流矢量由其所在三角形區(qū)域的三個(gè)頂點(diǎn)與坐標(biāo)軸原點(diǎn)連接而成的三個(gè)空間矢量合成，計(jì)算這三個(gè)空間矢量的作用時(shí)間；

步驟4、設(shè)定每個(gè)整流橋模塊中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管作用對(duì)應(yīng)的矢量為基礎(chǔ)矢量，基礎(chǔ)矢量與扇形區(qū)域以及開(kāi)關(guān)管組合方式的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

第1扇形區(qū)域：

第2扇形區(qū)域：