[发明专利]基于电流指令生成的电网不平衡时PWM整流器控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及PWM整流器的控制方法，尤其涉及电网电压不平衡时PWM整流器的电流指令生成和控制方法，属于电力电子领域。

背景技术

相比二极管不控整流，PWM整流器具有网侧电流谐波小、恒定直流电压输出、功率因数可控和能量双向流动等优点，在电机变频调速、新能源发电和高压直流输电等场合得到了广泛应用。由于实际中的三相电网电压通常是不平衡的，在电网平衡条件下得到的控制方法必须进行修改才能继续维持PWM整流器的优点，否则会使网侧电流产生畸变同时在直流母线电压产生二倍电网频率的波动。很多学者对此问题进行了研究，并提出了一些方法，但通常需要对电网电压和电流进行正负序分量分解，如中国专利CN200510130609.1，CN200910089671.9，CN201010278695.1和CN201010518572.0。另外，大部分方法都需要同步旋转坐标变换，如中国专利CN200510130609.1，CN200810007259.3，CN200910077568.2，CN201010278695.1和CN201010518572.0。个别方法如CN200910089671.9虽然在静止坐标上实现正负序分量分解，但同时带来了滤波器设计复杂的问题。目前针对不平衡电网电压下的PWM整流器控制，完全在静止坐标上实现、无需正负序分解和滤波器并且无需调试的控制方法尚不多见。

发明内容

本发明提出一种适用于电网不平衡时PWM整流器控制的新型电流指令计算与控制策略。该方法可以有效抑制网侧电流谐波并且维持直流输出电压恒定。本发明技术方案如下：

一种基于电流指令生成的电网不平衡时PWM整流器控制方法，包括如下步骤：

步骤A：根据采样电网电压和延迟信号以及初始功率给定，解析计算得到整流器交流侧电流指令值；

步骤B：根据所述电流指令值和PWM整流器的数学模型，计算得到整流器交流侧指令电压，然后通过SVPWM分解得到开关管的驱动信号。

其中所述步骤A进一步包含以下步骤：

步骤1：电网侧电压和电流分别通过3/2变换得到在两相静止αβ坐标上的电压信号e_α，e_β和电流信号i_α，i_β；

步骤2：网侧电压进一步通过1/4周期延迟函数得到延迟信号e′_α，e′_β；

步骤3：给定直流电压与网侧变流器的输出直流电压之差进入PI调节器，PI调节器的输出与网侧变流器输出直流电压之积为有功功率给定P^ref；无功功率给定Q^ref设为零；

步骤4：根据步骤2得到的有功和无功功率给定，以及步骤1得到的网侧电压及其延迟信号，可以解析计算得到整流器交流侧电流指令值和

所述步骤B进一步包含以下步骤：

步骤1：基于PWM整流器的数学模型，根据整流器交流侧电流指令值，按照下一拍时实际电流值等于指令值的原理计算得到整流器交流侧指令电压值；

步骤2：整流器交流侧指令电压值进一步通过SVPWM分解得到PWM整流器中六个开关管的驱动信号。

本发明具有如下特点和优势：

(1)交流侧电流指令值的获得是基于静止两相坐标系，无需传统方法中的同步旋转坐标变换和正负序分量的分解；

(2)交流侧电流指令值只需要网侧电压及延迟、初始功率指令和电感，无需网侧电流和整流器的交流侧电压；

(3)本发明可以有效抑制整流器的直流输出电压波动，减少网侧谐波电流。

附图说明

图1是三相PWM整流器系统硬件结构图；

图2是基于电流指令生成的不平衡电网电压下的PWM整流器控制框图；

图3是采用本发明方法时在不平衡电网下的直流侧电压、电网电压和电流的仿真结果。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明。

图1为PWM整流器的硬件电路结构图，包括电网、滤波电感、整流桥主电路、直流侧电容、负载、电压和电流传感器及采样电路、DSP控制器和驱动电路。电压传感器和电流传感器测量三相网侧交流电压、交流电流和整流器直流侧电压，经过采样处理电路后进入DSP控制器转换为数字信号。DSP控制器完成本发明所提出方法的运算，输出六路PWM脉冲，然后经过驱动电路后得到整流器开关管的最终驱动信号。