[發明專利]用于電網不平衡條件下的Vienna整流器諧波抑制方法

在審

• 申請號: 202210129884.5
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114465463A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 張承慧;張博學;邢相洋
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M7/219
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明提供了一種用于電網不平衡條件下的Vienna整流器諧波抑制方法，對直流側電壓進行PI控制；利用電流定向消除過零點畸變，計算Vienna整流器側電壓；在αβ軸下利用Vienna整流器側電壓和電流及其延時信號計算電流參考值；通過電流αβ軸的閉環控制得到參考電壓，實現Vienna整流器的控制。本發明無需電網電壓的正負序分離和復雜繁多的控制參數，且徹底解決過零點畸變問題，實現電網電流正弦，保證電流質量。

技術領域

本發明屬于Vienna整流器控制技術領域，具體涉及一種用于電網不平衡條件下的Vienna整流器諧波抑制方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

相比于兩電平變換器，Vienna整流器有更小的dv/dt，更低的電流總畸變率和更高的功率密度。相比于傳統NPC拓撲，Vienna整流器有更低的損耗，更高的功率密度和更大的功率容量。基于以上優點，Vienna整流器被廣泛應用于通訊系統，風力發電系統和PFC電路等場合。

由于拓撲結構的特殊性，Vienna整流器存在固有的過零點畸變問題，其產生的根本原因是電流與參考電壓存在相位差，使得整流器實際輸出的矢量與目標矢量不相同，造成電流過零點畸變，影響電網電流質量。

同時，由于單相負荷的大規模使用，變壓器及線路參數的不對稱等極易引起電網不平衡或者不對稱，不平衡的電網會嚴重影響Vienna整流器安全可靠運行。當電網發生故障時，保障穩定的直流側輸出，電網電流總畸變率小于5％和維持有功功率的穩定，是對Vienna整流器的基本要求。

當電網發生不平衡時，如果繼續采用針對理想電網的常規方法，將會導致電網電流畸變、輸出直流側震蕩。為解決這些問題，學者們進行了大量研究。有學者提出一種dq坐標系下正負序電流內環獨立控制結構，利用二倍頻陷波器提取電網正負序分量分別進行控制，該方法可以很好地控制目標，但是結構復雜，待整定參數較多。有學者提出一種基于無緣理論的電流內環控制結構，該方法建立了整流器的EL模型，選取合適的能量存儲函數，采用阻尼注入法實現不平衡條件下的整流器控制。有學者提出一種靜止坐標系下電網不平衡控制策略，無需復雜的坐標變換和相位檢測，控制結構簡單。以上方法并未與Vienna整流器相結合，Vienna整流器特殊的結構造成的固有過零點畸變問題并未解決。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種用于電網不平衡條件下的Vienna整流器諧波抑制方法，本發明無需電網電壓的正負序分離和復雜繁多的控制參數，且徹底解決過零點畸變問題，實現電網電流正弦，保證電流質量。

根據一些實施例，本發明采用如下技術方案：

一種用于電網不平衡條件下的Vienna整流器諧波抑制方法，包括以下步驟：

對直流側電壓進行PI控制；

利用電流定向消除過零點畸變，計算Vienna整流器側電壓；

在αβ軸下利用Vienna整流器側電壓和電流及其延時信號計算電流參考值；

通過電流αβ軸的閉環控制得到參考電壓，實現Vienna整流器的控制。

作為可選擇的實施方式，對直流側電壓進行PI控制時，利用PI控制器執行，且所述PI控制器的輸出乘以直流側電壓為系統的有功功率參考值。

作為可選擇的實施方式，利用電流定向消除過零點畸變，計算整流器側電壓為：

其中，v_α、v_β是整流器側電壓的αβ軸分量，e_α、e_β是電網電壓的αβ軸分量，i_α、i_β是電流的αβ軸分量，w是角頻率，L是電感值。