[发明专利]基于无差拍控制的三相电压型PWM变换器抗扰动新方法

说明书

本发明公开了一种基于无差拍控制的三相电压型PWM变换器抗扰动新方法，对dq坐标系下的电流公式进行离散得到dq轴电流预测模型，为了使dq轴电流跟随给定值，实现无差拍控制，需要下一时刻dq轴电流的实际值等于同一时刻的给定值。将预测到的d轴电压与扰动补偿器得到的补偿电压相加后的结果，和预测到的q轴电压，通过SVPWM的作用得到控制功率器件的开关信号。在三相电压型PWM变换器受干扰时，运用本发明所提方法，达到系统稳定运行的目的。

技术领域

本发明属于电力电子功率变换装置控制技术领域，具体涉及一种基于无差拍控制的三相电压型PWM变换器抗扰动新方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，各种采用脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)技术的电能转换器被普遍应用到工业和生活中。其中，三相电压型PWM变换器凭借其单位功率因数运行、网侧电流正弦化、直流母线电压可调等优点得到了普遍应用。

在三相电压型PWM变换器的应用中，电流环控制性能的优劣势是影响电能质量的主要因素之一。传统的双闭环控制方法把电流环设计为PI调节器，虽然PI控制优化了PWM变换器输出电压的频谱分布和谐波分量并实现了直流分量的无静差跟踪，但其在抑制电网背景谐波以及抑制外部扰动方面的能力却不太理想。因此急需提出一种解决上述问题的控制方法，即基于无差拍控制的三相电压型PWM变换器抗扰动新方法。该方法不仅能够令三相电压型PWM变换器系统在外界扰动下稳定运行，且具有动态响应速度快的优点。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种基于无差拍控制的三相电压型PWM变换器抗扰动新方法。该方法主要解决了系统受干扰时，稳定性变差的问题。存在干扰时，将两相同步旋转坐标系下的dq轴电流公式进行离散得到dq轴电流预测模型，在模型中为了使dq轴电流跟随给定值，实现无差拍控制，需要下一时刻dq轴电流的实际值等于同一时刻的给定值，在扰动补偿器给予系统补偿后，达到系统稳定运行的目的。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：一种基于无差拍控制的三相电压型PWM变换器抗扰动新方法，其特征在于具体步骤为：(1)、检测三相电压型PWM变换器系统三相电网电压、三相输入电流和直流母线电压，将三相电网电压信号经过软件锁相环得到电网电压位置角；(2)、将检测到的三相电网电压和三相输入电流经过3/2变换模块得到两相静止坐标系下的电网电压和输入电流；(3)、将步骤(2)中得到的两相静止坐标系下的输入电流经过帕克变换得到同步旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流；(4)、三相电压型PWM变换器在两相旋转坐标系下的交流侧dq轴电压分别为u_d＝Ri_d+e_d+Ldi_d/dt-ωLi_q，u_q＝Ri_q+e_q+Ldi_q/dt+ωLi_d，式中，R和L分别为三相交流电抗器的等效电阻和等效电感，i_d和i_q分别为两相旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流，e_d和e_q为电网电动势的dq轴分量；(5)、假定采样周期为T_s，将三相电压型PWM变换器在两相旋转坐标系下的dq轴电压离散可得i_d(k+1)-i_d(k)＝T_s[ωi_q+(u_d-e_d-Ri_d)/L]，i_q(k+1)-i_q(k)＝T_s[-ωi_d+(u_q-e_q-Ri_q)/L]，无差拍控制的目的是使dq轴电流在k+1时刻达到给定值，即式中i_d(k+1)、i_q(k+1)分别为k+1时刻dq轴电流给定值(6)、由步骤(5)中三相电压型PWM变换器在两相旋转坐标系下的dq轴电压离散公式变形可得从公式中得到u_d(k)、u_q(k)；(7)、i_d(k)和u_d(k)通过扰动补偿器作用后得到补偿电压(8)、将步骤(7)中得到补偿电压和步骤(6)中得到的u_d(k)相加后得到u’_d(k)；(9)、将步骤(6)中得到的u_q(k)和步骤(8)中得到的u’_d(k)通过空间矢量脉宽调制得到控制功率器件的开关信号。