[发明专利]一种三相整流器的环流抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相整流器，尤其涉及一种三相整流器的环流抑制方法。

背景技术

随着环境保护意识的逐渐加强和能源需求的日益突出，新能源技术越来越成为学者研究的热点，整流器作为新能源的核心技术之一，在供配电系统中得到广泛应用。为了满足系统对容量和可靠性的要求，整流器并联技术被广泛采用。整流器并联技术不仅可以在保持整流器开关现有耐电压和耐电流水平不变的情况下，提高整个系统的功率等级、可靠性以及效率，减小电流和电压的纹波，而且有利于系统的模块化设计，易于系统重新配置，提高了系统的灵活性。

整流器直接并联运行可以提高系统的可靠性和效率，减少成本，且易于模块化设计。但是整流器开关动作以及控制参数的不一致性会产生环流，导致整流器损耗增加，从而迫使整流器降低功率等级运行。控制环流是并联整流器设计的一个重要目标。

零序环流是整流器并联系统中的特有问题，并联整流器的器件参数、开关动作以及控制参数的差异，都会导致环流产生。环流会增加功率器件的损耗，降低系统的效率。为了解决环流问题，传统的方法是使用独立的直流侧，或者采用交流侧变压器隔离，或者使用抽头电抗来提高零序阻抗等。这些方法虽然能够有效降低环流大小，但是均增加了系统成本、重量及体积。

发明内容

为了克服整流器中存在环流的难题，本发明提出一种三相整流器的环流抑制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。

在分析零矢量作用效果的基础上，通过控制空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法中零矢量在每个PWM周期中的作用时间来控制环流。

三相整流器的环流抑制方法包括：共直流母线三相整流器、零矢量控制、空间矢量脉宽调制（SVPWM）三个部分。

所述共直流母线三相整流器由两个三相整流器组成，且它们具有相同的直流母线。

所述零矢量控制，在七段式SVPWM调制方式下，可以引入一个变量ｋ 来改变零矢量的分布。

所述空间矢量脉宽调制（SVPWM）通过给定进行脉宽调制，得到控制整流器的开关信号。

本发明的有益效果是：在并联三相整流器平均模型的基础上，建立了零序环流的模型，通过控制零矢量V7（111）在一个开关周期中的作用时间来抑制环流。有利于整流器直接并联运行并且可以提高系统的可靠性和效率，减少成本，且易于模块化设计。

附图说明

图1 共直流母线三相整流器并联系统。

图2 带有零矢量控制的系统控制原理。

具体实施方案

图1中，a、b、c为交流侧三相，a1、b1、c1分别为整流器１的三相，a2、b2、c2分别为整流器２的三相，Ｎ、Ｐ分别为直流端负极和正极。当上、下两套三相整流器的触发脉冲时间不一致时，会导致两套整流器工作不同步，这时电流可能同时在两套整流器中流通，从而形成环流。以ａ、ｂ两相为例，当两整流器ａ相上桥臂和ｂ相下桥臂导通时，电流回路如图１所示。当上、下两套整流器触发脉冲时间不完全同步时，会形成电流回路Ｐ－a1－a－a2－Ｎ－Ｐ。在a相和c相、b相和c相之间也存在这样的电流回路。

通常采用空间矢量脉宽调制SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）来控制并联三相整流器系统中功率器件的运行。在改变零序占空比的同时，须保持输出电压和交流电流等控制目标不受影响。

不同调制方式产生的桥臂占空比波形各不相同，这是由零矢量分布的不同导致的。但是不同调制方式下产生的相间占空比相同，这说明零矢量的分配不影响控制目标，但会影响零序占空比。基于此，在七段式ＳＶＭ 调制方式下，可以引入一个变量ｋ 来改变零矢量的分布，从而达到抑制环流的目的。

图2中，在两个三相整流器并联系统中，通过电流传感器检测到零序电流之后，经过调制，可以得到需要的k值，通过ＰＩ调节器实时调节ｋ的值，能够使并联整流器组中两整流器开关动作保持一致，从而使零序电流得到有效抑制。当引入k改变零矢量占空比时，首先要通过SVPWM调制算法计算出零矢量与有效矢量的作用时间T0、T1、T2，由T0得到V7(111)的作用时间KT0，然后计算出各扇区脉冲切换时刻，控制脉冲在这些时刻发生相应跳变。