[发明专利]一种三相有源功率因数校正整流方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相有源功率因数校正、降低三相输入电流谐波的方法，具体是一种可实现在整流输出直流母线侧负载周期性变化时有源功率因数校正的方法，属于电工技术领域。

背景技术

目前，一般三相有源功率因数校正整流器设计时以一种直流母线输出侧的负载恒定时的状态进行分析，控制方法的主要目的确保直流母线输出电压的恒定。该方法首先检测直流母线输出侧的电压，然后将该电压与期望的输出电压进行比较，得到的偏差量输入三相有源功率因数校正整流控制系统中，最后控制系统根据该信号和检测到的三相输入电压和电流信号进行综合处理后控制主回路功率管的PWM信号的占空比，从而实现提高输入功率因数降低输入电流的谐波，同时控制输出电压的恒定。采用这种常规的控制方法进行控制时，在负载突变时输入电流波形和输出电压都能自动调节且响应速度快，输出直流母线的电压稳定控制效果好。但将这种常规的控制方法应用于直流母线负载是周期性变化的整流器时，由于负载的周期性变化引起输出母线电压周期性变化，使得控制系统周期性的进行调整，最终尽管直流母线输出电压是恒定的，但由于对输入电流的周期性调整而导致输入电流波形畸变严重，还会导致每相输入电流不平衡，每相输入电流有存在直流分量，而且当负载变化周期为任意周期时输入电流还会存在严重的间谐波成分，这些都会严重恶化对电网的危害。

发明内容

本发明提供一种适合于直流母线侧负载周期性（频率大于5Hz）变化的数字控制、控制效果好的三相有源功率因数校正整流方法。

本发明实现上述目的的技术方案是， 一种针对周期性变化负载的三相有源功率因数校正整流方法，其创新点在于：采用该方法的控制系统有两个控制环路，控制环路A采用PI控制方法进行控制；控制环路B采用负载观测器进行控制，具体实现的步骤如下：

1）控制系统启动，选择开关K接入占空比1；

2）控制系统对主电路的输出直流母线电压                                                和输入两相电流i_a、i_b进行采样，采用PI控制方法计算出三相占空比D（D_a，D_b，D_c）；

3）负载观测器根据直流母线电压和输入两相电流i_a、i_b以及当前的输出的三相占空比D（D_a，D_b，D_c）观测出三相等效负载的观测值；

4）将负载观测器观测出的三相等效负载依照负载的变化周期进行滑动平均；

5）根据滑动平均后的三相等效负载进行处理，计算出三相占空比D（D_a，D_b，D_c）；

6）当控制系统启动超过1.5倍的负载变化周期后，选择开关K接入占空比2。

步骤3中所述负载观测器观测三相等效负载的观测值的方法为：

负载观测器是通过对三相当前PWM控制周期的占空比D（D_a，D_b，D_c）、直流母线电压U_dc和输入两相电流i_a、i_b进行综合处理得到三相等效负载的观测值，具体实现的步骤如下：

1）在每一个PWM周期的时间中点采样直流母线电压U_dc以及输入的两相电流i_a和i_b，并且保存此PWM周期三相对应的输出占空比D（D_a，D_b，D_c）；

2）应用以下的公式进行计算三相等效负载：

式中：j=a,b,c, 为j相在第n个PWM周期的等效负载，为j相第n个PWM周期的占空比，第n个PWM周期时的直流母线输出电压，为j相在第n个PWM周期中点采样到的输入电流，其中。

步骤5中所述根据等效负载滑动平均后获得三相占空比D（D_a，D_b，D_c）的处理方法，具体实现的步骤如下：

1）控制系统获取当前PWM周期三相等效负载滑动平均值、直流母线电压U_dc以及输入两相电流i_a和i_b；

2）应用以下的公式进行占空比处理，计算三相下一个PWM控制周期的占空比：