[发明专利]一种新型三相平衡可逆式PWM整流装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种PWM整流器控制单元，尤其是涉及一种新型三相平衡可逆式PWM整流装置。

背景技术

目前，脉宽调制技术(PWM)已广泛地运用在各种变流装置中，然而，电力电子装置中的功率器件大多工作在开关状态，从而对电网注入了大量谐波以及无功，造成了严重的污染，而且总的功率因数较低，大量应用后所导致的电磁兼容问题可能会造成更严重的后果，所以必须加以限制。要解决上述问题最根本的措施就是要求变流装置实现网侧电流正弦化，且运行于单位功率因数。将PWM技术引入整流器的控制之中是一个极为有效的措施，当PWM整流器运行于整流状态时，网侧电压、电流同相；当PWM整流器运行于有源逆变状态时，其网侧电压和电流反相。这样，PWM整流器作为各种电力电子应用系统与电网的接口，将变流技术与微电子技术和自动控制技术相结合，为整流器性能的改进提供了变革性的思路和手段，PWM整流器模型结构如图1所示。

随着PWM整流器技术的发展，分类方法多种多样，最典型的是按直流储能形式来分，有电压型和电流型，电压型PWM整流器(VSR)的特征是直流侧采用电容进行直流储能，从而使VSR直流侧呈低阻抗的电压源特性，而电流型PWM整流器(CSR)的拓扑结构的特征是直流侧采用电感进行直流储能，从而使CSR直流侧呈高阻抗的电流源特性。

国内最常见的PWM整流器的控制策略就是直接和间接电流控制。间接电流控制技术主要是以相幅控制(PAC)为代表，其优点在于控制相对简单，但动态响应不够快，对有些参数过于敏感，而直接电流控制虽可以获得较高品质的电流响应，但是控制结构和算法比较复杂。

空间矢量PWM(SVPWM)控制策略是依据变流器空间电压(电流)矢量切换来控制变流器的一种策略，空间矢量的简化算法，可以根据参考电压空间矢量在坐标系上的分量，直接计算电压空间矢量在各个扇区内的作用，简化了运算过程，便于硬件实现。

和电流控制技术相比，功率控制技术是上世纪90年代提出的一种新型控制策略，将有功功率和无功功率用于PWM变换器闭环控制系统中。功率控制技术的发展主要是由于电流控制技术的算法和调制模块比较复杂，需要由DSP或多片单片机才能实现，而VSR功率控制技术具有功率因数高，THD低，无PWM调制模块，低谐波干扰等优点，最常见的就是直接功率控制技术。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计算量小、动态控制响应好的新型三相平衡可逆式PWM整流装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种新型三相平衡可逆式PWM整流装置，该整流装置接在三相交流电源上，所述的整流装置包括功率开关管桥路和控制回路，所述的功率开关管桥路分别连接控制回路和三相交流电源，所述的控制回路的输入端连接三相交流电源，输出端连接功率开关管桥路，所述的控制回路控制功率开关管桥路的功率输出。

所述的控制回路包括测量滤波回路、软件锁相环、相位调整单元、直流电压反馈单元和滞环比较控制单元，所述的测量滤波回路的输入端连接三相交流电源，输出端连接软件锁相环，所述的软件锁相环、相位调整单元、直流电压反馈单元和滞环比较控制单元依次连接，所述的滞环比较控制单元输入端连接三相交流电源，输出端连接所述功率开关管桥路，所述的直流电压反馈单元与功率开关管桥路连接。

所述的测量滤波回路包括传感器、取样电路、运算放大器、AD转换芯片和模拟滤波电路，所述的传感器、取样电路、运算放大器、AD转换芯片和模拟滤波电路依次连接，所述的传感器输入端与三相交流电源连接，所述的模拟滤波电路的输出端与软件锁相环连接，所述的测量滤波回路的输出信号为三相电压采样值U_a、U_b、U_c，

其中，V_a为A相电压值，V_ae^j240°为B相电压值，V_ae^j120°为C相电压值。

所述的软件锁相环对输入信号的频率进行自动跟踪，消除因滤波回路采样不同步造成的误差，软件锁相环首先将输入的U_a、U_b、U_c通过反馈与矩阵变换后得到含有相角θ与角频率ω信息的电压u(t)，即