[發明專利]基于直接功率控制的帶儲電裝置的電壓型PWM整流器

有效

• 申請號: 202110508192.7
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113067487B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 葉兵清;郭家瑋;郭浩然;吳佳璇;于兵;張天宏
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/42;H02J3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于直接功率控制的帶儲電裝置的電壓型PWM整流器，實現儲電裝置對整流器輸出功率的補償作用。其電路是在三狀態直接功率控制系統框圖的基礎上，在整流橋直流端加入一帶有直流斬波器的儲電裝置。儲電裝置輸出功率由整流器瞬時輸出功率影響，直流斬波器占空比由直流端電壓影響。優點：能實現在輸出電壓與整流橋直流端電壓一致的前提下，補償電壓源輸出功率不足以滿足負載目標輸出功率的部分。并且儲電系統輸出功率變化更加快速、瞬態調節過程中整流器和儲電裝置輸出功率與負載功率平衡穩定。

技術領域

本發明涉及電力電子整流器技術領域，具體的說，涉及一種基于直接功率控制的帶儲電裝置的電壓型PWM整流器。

背景技術

傳統功率是基于電壓與電流正弦的條件下，利用有效值進行定義，隨著電力電子技術的發展，非線性負載特性逐漸增多，基于有效值定義的傳統功率無法很好地分析非線性功率特性，也不利于基于快速響應變流器的實時功率控制。而瞬時功率理論，能夠準確地、瞬時地對功率進行分析和控制。目前，國內針對電力變換裝置的控制策略主要是直接功率控制策略(DPC)，DPC采用功率內環、電壓外環的控制結構，將給定與實際的有功、無功功率相比較，通過查詢開關表選擇電壓矢量，來控制PWM整流器的開關狀態。該策略受使用一個開關表調節同時調節有功和無功功率解耦能力的制約，其網側電流仍有著較高的諧波含量，且在每個周期內存在無功失控區域。為了改善該控制策略性能，有學者提出改進算法和雙開關表結構，例如：王久和等人在《中國機電學報》第25卷第16期上的論文“一種新的電壓型PWM整流器直接功率控制策略”對其做了詳細的介紹與實驗分析，但由于所采用的雙開關表結構的實質是單獨控制有功功率和無功功率，導致系統穩態性能欠佳性能，結果仍不夠理想。又有學者在其基礎上提出了新型三狀態DPC策略，通過增加一個表示有功功率和無功功率狀態的變量進一步劃分開關表，擁有良好的動靜態性能。例如：韓愚拙等人在《電工技術學報》第28卷第5期上的論文“電壓型PWM整流器三狀態直接功率控制策略”對三狀態直接功率控制策略的仿真與實驗結果證實了三狀態DPC控制系統具有的優點。

用于PWM整流器和逆變器的直接功率控制已有很多文獻發表，但對于利用瞬時功率對帶儲電裝置的電壓型PWM整流器進行功率分析和控制的文獻還未見報道?，F有技術無儲電裝置，對于負載功率需求的動態響應反應緩慢。因此，基于直接功率控制的帶儲電裝置的電壓型PWM整流器的設計提供了一種更加快速、高性能的解決方案。

發明內容

針對現有技術存在的以上缺陷，本發明提供了一種基于直接功率控制策略的帶儲電裝置的電壓型PWM整流器裝置，增強了系統對于有功功率和無功功率解耦控制和響應能力，提高了整流器的功率因數，實現了發電系統和儲電系統對負載的快速穩定供能。

本發明提供的技術方案如下：一種基于直接功率控制的帶儲電裝置的電壓型PWM整流器，其包括有：

對稱三相電壓源，所述對稱三相電壓源三相電壓為U_a、U_b、U_c。

濾波電感，所述濾波電感為三組電阻、電感串聯，所述電阻阻值為R，電感為L。

三相PWM整流橋，所述三相PWM整流橋由3個開關信號S_a、S_b、S_c影響，三相PWM整流橋交流端電流分別為i_a、i_b、i_c，直流端電壓為U_dc。所述三相PWM整流橋直流端采用電壓外環、功率內環的結構，其中包括比較器、PI調節器、乘法器組成。

開關表，所述開關表由影響參數S_r、S_p、S_q共同決定開關信號S_a、S_b、S_c。

儲電系統，所述儲電系統由儲電裝置與直流斬波器組成，所述儲電系統并聯在PWM整流橋直流端。