[发明专利]带无功发生器功能的PWM整流器及其控制方法

说明书

本发明揭示了一种带无功发生器功能的PWM整流器及其控制方法。PWM整流器包括PWM整流器主电路、PWM整流器控制器、输入电流传感器、输入滤波器、直流侧滤波电容、输出电压传感器、电网电压传感器、电网电流传感器和输出电压传感器。控制方法包括：PWM整流器有功和无功检测，直流电压控制，整流器有功电流和无功电流解耦控制，无功补偿控制，以及有功功率控制。通过本发明的控制方法，使得PWM整流器可在低负荷且直流电压符合要求的情况下，对其所在电网的公共接入点的无功治理；没有负载时，可当作静止无功发生器(SVG)使用；当其负载为电池或者其他储能装置时，还能在向电网侧馈送能量，从而可综合提高PWM整流器的利用率，提高PWM整流器的综合经济效益。

技术领域

本发明的实施例涉及整流器领域，具体而言，涉及一种带无功发生器功能的PWM整流器及其控制方法。

背景技术

随着新能源汽车行业的不断发展，电力驱动汽车技术的日益进步，电动汽车充电器正在不断推广应用。但是目前充电器有较多问题。

第一，电动汽车需要有大量充电桩进行充电，然而传统的二极管整流器，不仅不能控制各个充电阶段的电压和电流，而且还会产生大量的谐波和无功。

第二，为了更好控制充电过程，目前普遍做法是引入PWM整流器，PWM整流器采用全控型器件。充电过程需要控制充电电压、电流或功率，但是PWM整流器的容量利用率并不高，大部分剩余容量被闲置不用。不充电时，PWM整流器闲置不用，大量浪费变流器容量。

第三，电网供电系统中存在大量产生无功和谐波的用电设备，这些无功和谐波会使供电系统的电能质量下降。为解决上述问题，目前的做法是加装电力滤波器(FC)，要求严格的地点还需要安装有源电力滤波器(APF)或者静止无功发生器(SVG)。另外，在电网发生电能中断时，为避免造成重大损失，通常要加装不间断电源(UPS)或者动态电压恢复器(DVR)。

针对上述三点问题，如果能利用PWM整流器对电网电能质量进行治理，在电网需要有功支撑蓄电池进行能量回馈，削峰填谷，可一步提高用电系统的可靠性，也可节省下不间断电源(UPS)安装空间和费用。但是，由于PWM整流并不是时刻工作在满功率状态下的，特别是变频器或者直流充电器等应用时，负荷变化比较大。以充电整流器为例，刚开始充电时，充电电流或者说是充电功率很大，需要很大的整流器容量，但是随着充电过程的继续，PWM整流器直流侧的功率和电流会逐渐减小，这是并网的整流的容量没有得到很好的利用，PWM整流器处于低负荷状态；当电池充满电或者负载功率很小时，PWM整流器处于空载状态；当电池或者负载切除时，PWM整流器完全处于闲置状态，虽然挂在电网上，但是并没有起到任何作用；更有甚者，当电网缺少有功功率时，直流侧接入电池或者其他能产生电能的设备的普通PWM整流器并不能将有功功率回送到电网中。

因此，以功率控制为目标的PWM整流器的控制和应用方法中，没有能很好的利用PWM整流器富余的容量，所以如何利用好PWM整流器的闲置富余容量改善用电环境，将有很有现实意义和社会效益。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种带无功发生器功能的PWM整流器的控制方法，利用其富余的输出能力对电网进行无功补偿。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种带无功发生器功能的PWM整流器的控制方法，包括整流器有功电流和无功电流解耦控制，PWM整流器有功和无功检测，直流电压控制，无功补偿控制，以及有功功率控制；

其中，整流器有功电流和无功电流解耦控制的控制步骤如下：

当PWM整流器是三相整流器时，反变换矩阵T_inv如下，

T_inv＝T_dq/abc

当PWM整流器是单相整流器时，反变换矩阵T_inv如下，