[发明专利]一种三相全桥逆变器的离散控制方法及装置

说明书

本发明属于三相交流电源技术领域，具体的说是一种三相全桥逆变器的离散控制方法及装置。本发明的方法如下，根据三相负载电压控制要求，在一个开关周期开始时刻，控制器采样输入母线电容电压、三相负载电压和三相负载电流并计算得到三相离散的Psubgt;H/subgt;和Psubgt;L/subgt;占空比；同时，采样三相负载电压并分别与预设的三相负载电压的给定进行比较，并在三相Psubgt;H/subgt;和Psubgt;L/subgt;占空比中选择合适的占空比，作为下一个开关周期该相控制脉冲的有效占空比，实现对三相负载电压的控制。本发明的方案在静止坐标系下实现，无需负载电流控制环路、无需比例‑积分放大器及相应的补偿环节，控制实现简单、控制成本低。

技术领域

本发明属于三相交流电源技术领域，具体的说是涉及一种三相全桥逆变器的离散控制方法及装置。

背景技术

基于三相全桥逆变器具有电压、电流应力低、功率密度大的优点，因此被广泛应用于独立单相及三相负载供电的三相不间断供电电源、交流异步电机及永磁同步电机交-直-交通用变频器、电力系统静止无功补偿装置、三相有源电力滤波装置等大功率电力工业场合。这些应用场合要求三相全桥逆变电源具有良好的稳态性能、快速的输入及负载动态性能，且具备调频调压功能。

三相全桥逆变器的控制策略，按照其实现控制方式的坐标系可以分为以下两类：

第一类是静止坐标系控制方式，即在A-B-C三相静止坐标系或α-β两相静止坐标系下实现控制目标。其优点为：控制系统无须软件锁相环(及旋转坐标变换环节，实现简单，软件成本较低，采用传统的比例-积分(PI)控制器可以实现宽频控制性能，采用传统的比例-谐振(PR)控制器或准比例-谐振控制器(Q-PR)可以实现在交流控制系统下的无静差控制性能。其缺点为：由于PI控制器中积分补偿环节的影响，采用传统的PI控制在三相交流控制系统中存在控制静差；(见文献①：L.Huber,M.Kumar and M.M.Implementationand performance comparison of five dsp-based control methods for three-phasesix-switch boost pfc rectifier,2015 IEEE Applied Power ElectronicsConference and Exposition(APEC),pp.101-108,2015.)由于PR控制器中谐振频率参数ω_r的影响，在交流系统被控对象角频率ω与PR控制器谐振频率参数ω_r发生频率偏移时控制器增益及控制性能下降，因此多频率控制只能通过多PR控制器实现，增加了系统的实现复杂程度；(见文献②：I.Etxeberria-Otadui,A.L.de Heredia,H.Gaztaaga,S.Bacha andM.R.Reyero,A single synchronous frame hybrid(SSFH)multifrequency controllerfor power active filters,IEEE Trans.Ind.Electron.,vol.53,no.5,pp.1640-1648,Oct.2006；文献③：M.Liserre,R.Teodorescu,and F.Blaabjerg,Multiple harmonicscontrol for three-phase grid converter systems with the use of PI-RES currentcontroller in a rotating frame,IEEE Trans.Power Electron.,vol.21,pp.836-841,May 2006.)Q-PR控制器在PR控制器的基础上引入控制参数截止频率ω_c，以提高频率偏移时的控制性能，但是其控制器传递函数、参数整定过程与传统的PR控制器相比均相对复杂，且控制器的频率带宽会受到截止频率参数ω_c的限制。(见文献④：P.Chen and F.Wu,Research and Implementation of Single-phase AC Electronic Load Based onQuasi-PR Control,2018 International Conference on Advanced MechatronicSystems(ICAMechS),pp.157-161,2018.)