[发明专利]一种三相四象限整流器的电流控制方法

摘要

本发明公开了一种三相四象限整流器的电流控制方法，包括以下步骤：采用电压闭环控制和简单的PI电压调节器进行电流幅值控制计算；采用控制整流器交流电流跟踪其给定值进行电流相位控制。本发明的反馈电流总是以预测电流为目标追随预测电流的变化，实际电流能在一个一个开关周期内跟踪上指令电流，而且，由于控制周期固定，器件的开关频率固定。该方法由于采用简单的PI电压调节器对下一个周期的电流进行预测控制，提前一个控制周期得到电流幅值，所以电流的幅值响应极快，没有延迟。本发明的功率因数应大于0.9969，远大于一般四象限变流器的0.97左右。

主权项

一种三相四象限整流器的电流控制方法，其特征在于：包括以下步骤：A、电流幅值控制计算采用电压闭环控制，将电压传感器采样反馈的当前直流电压值与给定目标电压参考电压进行比较，以其差值输入电压调节器，以电压调节器的输出值作为给定电流幅值；所述的电压调节器采用简单的PI电压调节器，给定电流幅值的计算公式为： I m * = k p ( U dc * - U dc ) + k I ∫ ( U dc * - U dc ) dt - - - ( 1 ) 式中，I*m为给定电流幅值，U*dc为给定目标电压，Udc为电压传感器采样反馈的当前直流电压值，Kp、Ki分别为比例系数和积分系数；B、电流相位控制对于两相静止坐标系下的电流给定值按下式计算： i sα * = I m * cos θ , i sβ * = I m * sin θ - - - ( 2 ) 其中：i*sα为I*m在两相静止坐标系下α轴的分量，i*sβ为I*m在两相静止坐标系下β轴的分量，θ为交流输入电压的相位角，通过电压传感器对交流输入电压的检测而取得，显然，若能控制整流器交流电流跟踪其给定值，就可以达到功率因数为1的效果；忽略交流侧电阻，则由整流器电路可得如下方程： u rα = u sα - L s di sα dt u rβ = u sβ - L s di sβ dt - - - ( 3 ) 式中，uγα和uγβ分别是电感后端交流电压在两相静止坐标系下α轴的分量和在两相静止坐标系下β轴的分量，式中usα和usβ分别是电感前端交流电压在在两相静止坐标系下α轴的分量和在两相静止坐标系下β轴的分量，Ls为电感值；当开关频率足够高时，式(3)可写为： u rα = u sα - L s T PWM [ i sα ( t k + 1 ) - i sα ( t k ) ] u rβ = u sβ - L s T PWM [ i sβ ( t k + 1 ) - i sβ ( t k ) ] - - - ( 4 ) 式中TPWM为四象限整流器的控制周期，isα(tk+1)、isα(tk)为相邻两个周期的交流电流值在两相静止坐标系下α轴的分量，isβ(tk+1)、isβ(tk)为相邻两个周期的交流电流值在两相静止坐标系下β轴的分量；如果在一个周期内跟踪给定电流i*sα和i*sβ，即有 i sα ( t k + 1 ) = i sα * ( t k + 1 ) , i sβ ( t k + 1 ) = i sβ * ( t k + 1 ) 代入(4)式可得用于PWM生成的指令电压矢量为 u rα * = u sα - L s T PWM [ I sα * ( t k + 1 ) - i sα ( t k ) ] u rβ * = u sβ - L s T PWM [ i sφ * ( t k + 1 ) - i sβ ( t k ) ] - - - ( 6 ) 式中i*sα(tk+1)、i*sβ(tk+1)为预测电流，isα(tk)、isβ(tk)为通过电流传感器得到的反馈电流在静止坐标系下的电流值。