一種三相pwm整流器的控制方法
【專利摘要】本發明提供了一種三相PWM整流器的控制方法，包括直流電容儲能外環控制方法和網側電流內環控制方法，該方法將整流器直流側電容儲能作為整體反饋，經能量PI調節器運算輸出給定電容充電功率，再加上負載功率得到網側輸入功率，除以網側d軸電壓分量，得到網側d軸電流給定值i*d，由dq軸給定電流的關系得到q軸電流給定值i*q，再由網側電流內環控制方法依次得到網側電壓控制值ud、uq，通過ud、uq及電網電壓前饋及解耦得到電壓給定值然后經Park反變換和Clark反變換得到給定相電壓輸出值然后通過空間矢量脈寬調制最終得到用于驅動PWM整流器橋臂電子開關的開關控制信號Sa、Sb、Sc。該方法能夠大大提高三相PWM整流器的動態響應性能。非常適用于例如電動汽車快速充電等對三相PWM整流器響應性能要求較高的場合。
【專利說明】—種三相PWM整流器的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子【技術領域】，特別是涉及一種三相電力電子變換裝置的控制方法。
【背景技術】
[0002]傳統的整流器由二極管或晶閘管組成，這類整流器存在輸入電流諧波含量高，輸入功率因數低，能量單向傳遞，直流側電壓不可控等缺點。自從20世紀80年代后期開始將PWM(Pulse Width Modulat1n,脈沖寬度調制)技術引入整流器控制中，這種高功率因數PWM整流器技術已成為國內外研究的熱點。電壓源型PWM整流技術與傳統的整流技術相比，PWM整流器具有實現能量雙向流動、直流側電壓可控、低輸入電流諧波、功率因數高等優點，真正實現了“綠色電能變換”，廣泛的應用于有源電力濾波器，靜止無功發生器，高壓直流輸電，電氣傳動等領域。
[0003]隨著應用場合的多樣化，對電壓源型PWM整流技術的靜、動態性能的要求也越來越多。目前，PWM整流器主要的控制策略有:基于電網電壓定向的矢量控制、基于虛擬磁鏈定向的矢量控制、基于電網電壓定向的直接功率控制和基于虛擬磁鏈定向的直接功率控制。基于電網電壓定向的矢量控制能夠實現功率四象限變換，并具有動態響應快、穩態性能好等優點，便于DSP的實現。基于虛擬磁鏈定向的矢量控制方法的靜、動態性能比電壓定向控制優越，它的輸出直流電壓動態響應比較快，輸入電流波形畸變率比較小，但算法復雜。基于電網電壓定向的直接功率控制采用瞬時功率控制，具有高功率因數、低THD、算法及系統結構簡單的特點，引起了很多研究人員的關注。基于虛擬磁鏈定向的直接功率控制的特點是系統結構簡單，能有效減少傳感器數量，抗干擾能力強，電網輸入電流畸變小，具有優良的瞬時功率靜、動態特性。
[0004]隨著電壓型PWM整流器應用范圍的增大，在保證穩定性的情況下對PWM整流器的動態性要求要求越來越高。在以上的控制方法中直接功率控制具有很好的快速性。由于直接功率控制方法常采用電壓反饋外環、電流反饋內環的雙閉環設計，并且采用功率滯環選擇開關表，從而導致開關頻率不固定，變化的開關頻率不利于交流側電抗濾波器設計。同時由于采樣周期較高需要高速的A/D轉換器和處理器進行數據采集和算法處理，不便于系統實現。
【發明內容】
[0005]鑒于現有技術之不足，本發明提供一種三相PWM整流器的控制方法，該方法能夠大大提高三相PWM整流器的動態響應性能。
[0006]本方法解決上述技術問題的方案如下:
[0007]一種三相PWM整流器的控制方法，包括直流電容儲能外環控制方法和網側電流內環控制方法，具體包括以下步驟:
[0008]I)直流電容儲能外環控制方法:
[0009]A)分別利用交流網側的電壓傳感器和電流傳感器采集交流網側的交流相電壓ea、eb、e。和交流相電流ia、ib、i。，并通過CLARK變換和PARK變換，按下式I)和II)分別將交流相電壓ea、eb、ec和交流相電流ia、ib、i。從三相靜止坐標系轉換至兩相旋轉坐標系下:
【權利要求】
1.一種三相PWM整流器的控制方法，包括直流電容儲能外環控制方法和網側電流內環控制方法，具體包括以下步驟: 1)直流電容儲能外環控制方法: A)分別利用交流網側的電壓傳感器和電流傳感器采集交流網側的交流相電壓ea、eb、e。和交流相電流ia、ib、i。，并通過CLARK變換和PARK變換，按下式I)和II)分別將交流相電壓ea、eb、ec和交流相電流ia、ib、i。從三相靜止坐標系轉換至兩相旋轉坐標系下:
式I)和II)中，Θ為當前電壓相位角，滿足下式III):
B)利用直流側電壓傳感器采樣獲取直流側電壓ud。，并計算獲得直流側電容儲能
C)將直流側電容儲能E。作為反饋，與給定直流儲能相減后，經能量PI調節器運算輸出給定電容充電功率P，再將給定電容充電功率P加上負載功率h，得到網側輸入功率Pgrid = P+Pl ; 2)網側電流內環控制方法: D)將步驟C)得到的網側輸入功率pgHd除以兩相旋轉坐標系下的d軸電壓分量ed得到兩相旋轉坐標系下的d軸網側電流給定值€ ?將兩相旋轉坐標系下的d軸網側電流給定值Id與兩相旋轉坐標系下的d軸電流分量id相減，經d軸電流PI調節器運算，得到兩相旋轉坐標系下的d軸輸出電壓Ud，由于d軸網側電流給定值L與q軸網側電流給定值1:滿足關系:
因此，同樣地將兩相旋轉坐標系下的q軸網側電流給定值< 與兩相旋轉坐標系下的q軸電流分量i,相減，經q軸電流PI調節器運算，得到兩相旋轉坐標系下的q軸輸出電壓Uq ； E)忽略開關損耗，將d軸輸出電壓Ud和q軸輸出電壓Uq按下式IV)進行前饋解I禹,分別得到控制系統輸出的d軸網側給定電壓和q軸網側給定電壓u\:
式IV)中，ω為電網電壓角頻率，L為電抗器的電感值； F)將d軸網側給定電壓u*d和q軸網側給定電壓u\進行PARK反變換和CLARK反變換，得到三相靜止坐標系下的PWM整流器給定相電壓輸出值M:、U;)、Il:,通過空間矢量脈寬調制最終得到用于驅動PWM整流器橋臂電子開關的開關控制信號Sa、Sb、S。。
【文檔編號】H02M7/217GK104167941SQ201410390670
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月10日 優先權日:2014年8月10日
【發明者】姜衛東, 李王敏, 胡楊, 佘陽陽, 吳志清, 趙德勇 申請人:合肥工業大學