[发明专利]一种电网不平衡下Vienna整流器的控制方法

说明书

本发明涉及一种电网不平衡下Vienna整流器的控制方法，属于电能变换领域。本发明的主要方法包括电网正交信号以及电网频率的计算、不平衡电网下电流参考值的计算，实现航空宽变频电网不平衡下Vienna整流器的控制，抑制其输入电流谐波和输出电压波动。本发明方法针对整流器，由于目前应用于航空宽变频电网的针对三相不平衡下整流器控制的方法较少，该方法为三相整流器提供了一种新的控制策略。本发明无需三相锁相环以及电网正负序分量计算，控制算法简单，且适用于频率在360~800Hz范围变化的航空宽变频电网，能保证Vienna整流器在电网不平衡工况下维持高功率因数运行和稳定的直流输出电压。

技术领域

本发明涉及一种适用于三相三电平三开关(Vienna)整流器的在电网不平衡下的控制方法，属于电能变换领域。

背景技术

随着多电飞机以及全电飞机技术的发展，机载设备对电源容量的需求越来越大，飞机电源系统中越来越多地采用交流变频供电系统，即通过航空发动机直接拖动发电机产生三相变频交流输入，其电压有效值为115V，频率为360～800Hz。在航空供电系统中，由于其系统相对独立且内阻较大，对电网电流谐波含量有很高的要求，具有功率因数校正(PFC)功能的三相整流器在电网中尤为重要。其中三相三电平三开关(Vienna)整流器具有高效率、低谐波含量、高功率密度、低电压应力等优点，非常适合应用于航空供电系统。

Vienna整流器作为三相有源功率因数校正装置，其输入输出性能与电网质量密切相关。在实际应用中，电网会出现三相不平衡、相位偏差等异常工作状况，导致电网电压不仅存在正序分量，还包含负序和零序分量。由于负序分量的存在，若采用常规的dq坐标系下电压电流双环PI控制，会导致整流器直流侧存在二次纹波，输出电压不稳定，同时会在输入电流中引入谐波，造成电流畸变，严重时会导致整流设备异常工作甚至脱离电网。

目前，针对电网不平衡下Vienna整流器的控制方法主要应用于50Hz或60Hz工频电网，通常利用双dq坐标变换的矢量控制法，提取电网正负序分量并分别进行控制，再通过矢量调制方法实现，计算非常繁琐，会占用数字控制器大量资源，并且仅适用于定频场合，无法应用于航空宽变频电网。在航空电网出现不平衡状况时，采用一种较为简单的控制方法，抑制直流输出的二次纹波，减小输入电流畸变，维持Vienna整流器输入输出性能是十分必要的。

发明内容

本发明的目到是为了实现Vienna整流器在电网不平衡下的运行控制，解决整流器输入电流畸变和输出电压存在二次纹波的问题，可以维持整流器单位功率因数和直流电压的稳定。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种电网不平衡下Vienna整流器的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、采样电网中Vienna整流器的三相输入电压信号v_a、v_b、v_c，三相输入电流信号i_a、i_b、i_c和输出电压信号V_dc；

步骤二、将三相输入电压信号v_a、v_b、v_c通过带有锁频环结构的二阶广义积分器计算，得到移相90°的三相输入电压正交信号qv_a、qv_b、qv_c以及电网频率ω；

步骤三、将输出电压参考值V_{dc_ref}与采样得到的输出电压V_dc比较作差，得到输出电压与实际值之间的误差，将误差送入比例-积分调节器，从而构成Vienna整流器的电压环，电压环的输出为k_m；