專利名稱：一種三相有源功率因數(shù)校正整流方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三相有源功率因數(shù)校正、降低三相輸入電流諧波的方法，具體是 一種可實現(xiàn)在整流輸出直流母線側(cè)負(fù)載周期性變化時有源功率因數(shù)校正的方法，屬于電工 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，一般三相有源功率因數(shù)校正整流器設(shè)計時以一種直流母線輸出側(cè)的負(fù)載恒 定時的狀態(tài)進行分析，控制方法的主要目的確保直流母線輸出電壓的恒定。該方法首先檢 測直流母線輸出側(cè)的電壓，然后將該電壓與期望的輸出電壓進行比較，得到的偏差量輸入 三相有源功率因數(shù)校正整流控制系統(tǒng)中，最后控制系統(tǒng)根據(jù)該信號和檢測到的三相輸入電 壓和電流信號進行綜合處理后控制主回路功率管的PWM信號的占空比，從而實現(xiàn)提高輸入 功率因數(shù)降低輸入電流的諧波，同時控制輸出電壓的恒定。采用這種常規(guī)的控制方法進行 控制時，在負(fù)載突變時輸入電流波形和輸出電壓都能自動調(diào)節(jié)且響應(yīng)速度快，輸出直流母 線的電壓穩(wěn)定控制效果好。但將這種常規(guī)的控制方法應(yīng)用于直流母線負(fù)載是周期性變化的 整流器時，由于負(fù)載的周期性變化引起輸出母線電壓周期性變化，使得控制系統(tǒng)周期性的 進行調(diào)整，最終盡管直流母線輸出電壓是恒定的，但由于對輸入電流的周期性調(diào)整而導(dǎo)致 輸入電流波形畸變嚴(yán)重，還會導(dǎo)致每相輸入電流不平衡，每相輸入電流有存在直流分量，而 且當(dāng)負(fù)載變化周期為任意周期時輸入電流還會存在嚴(yán)重的間諧波成分，這些都會嚴(yán)重惡化 對電網(wǎng)的危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種適合于直流母線側(cè)負(fù)載周期性(頻率大于5Hz)變化的數(shù)字控制、 控制效果好的三相有源功率因數(shù)校正整流方法。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是，一種針對周期性變化負(fù)載的三相有源功率 因數(shù)校正整流方法，其創(chuàng)新點在于采用該方法的控制系統(tǒng)有兩個控制環(huán)路，控制環(huán)路A采 用PI控制方法進行控制；控制環(huán)路B采用負(fù)載觀測器進行控制，具體實現(xiàn)的步驟如下
1)控制系統(tǒng)啟動，選擇開關(guān)K接入占空比1；
2)控制系統(tǒng)對主電路的輸出直流母線電壓和輸入兩相電流ia、ib進行采樣，采用 PI控制方法計算出三相占空比D (Da, Db, Dc)；
3)負(fù)載觀測器根據(jù)直流母線電壓和輸入兩相電流ia、ib以及當(dāng)前的輸出的三相占 空比D (Da, Db, Dc)觀測出三相等效負(fù)載的觀測值；
4)將負(fù)載觀測器觀測出的三相等效負(fù)載依照負(fù)載的變化周期進行滑動平均；
5)根據(jù)滑動平均后的三相等效負(fù)載進行處理，計算出三相占空比D(Da, Db, Dc)；
6)當(dāng)控制系統(tǒng)啟動超過1.5倍的負(fù)載變化周期后，選擇開關(guān)K接入占空比2。步驟3中所述負(fù)載觀測器觀測三相等效負(fù)載的觀測值的方法為負(fù)載觀測器是通過對三相當(dāng)前PWM控制周期的占空比D (Da, Db, D。)、直流母線電壓Ud。 和輸入兩相電流ia、ib進行綜合處理得到三相等效負(fù)載的觀測值，具體實現(xiàn)的步驟如下
1)在每一個PWM周期的時間中點采樣直流母線電壓Udc以及輸入的兩相電流ia和ib， 并且保存此PWM周期三相對應(yīng)的輸出占空比D (Da, Db, Dc)；
2)應(yīng)用以下的公式進行計算三相等效負(fù)載
權(quán)利要求
周期中點采樣到的輸入電流，其中I,
1.一種針對周期性變化負(fù)載的三相有源功率因數(shù)校正整流方法，其特征在于米用該 方法的控制系統(tǒng)有兩個控制環(huán)路，控制環(huán)路A采用PI控制方法進行控制；控制環(huán)路B采用 負(fù)載觀測器進行控制，具體實現(xiàn)的步驟如下1)控制系統(tǒng)啟動，選擇開關(guān)K接入占空比1；2)控制系統(tǒng)對主電路的輸出直流母線電壓U:和輸入兩相電流ia、ib進行采樣， 采用PI控制方法計算出三相占空比D (Da, Db, Dc)；3)負(fù)載觀測器根據(jù)直流母線電壓和輸入兩相電流ia、ib以及當(dāng)前的輸出的三相占 空比D (Da, Db, Dc)觀測出三相等效負(fù)載的觀測值；4)將負(fù)載觀測器觀測出的三相等效負(fù)載依照負(fù)載的變化周期進行滑動平均；5)根據(jù)滑動平均后的三相等效負(fù)載進行處理，計算出三相占空比D(Da, Db, Dc)；6)當(dāng)控制系統(tǒng)啟動超過1.5倍的負(fù)載變化周期后，選擇開關(guān)K接入占空比2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對周期性變化負(fù)載的三相有源功率因數(shù)校正整流方法，其 特征在于步驟3中所述負(fù)載觀測器觀測三相等效負(fù)載的觀測值的方法為負(fù)載觀測器是通過對三相當(dāng)前PWM控制周期的占空比D (Da, Db, D。)、直流母線電壓Udc 和輸入兩相電流ia、ib進行綜合處理得到三相等效負(fù)載的觀測值，具體實現(xiàn)的步驟如下1)在每一個PWM周期的時間中點采樣直流母線電壓Udc以及輸入的兩相電流ia和ib， 并且保存此PWM周期三相對應(yīng)的輸出占空比D (Da, Db, Dc)；2)應(yīng)用以下的公式進行計算三相等效負(fù)載D _ _η ^n,知 _TiJ η式中j=a，b，c，J . 為j相在第η個PWM周期的等效負(fù)載，為j相第η個mnJnPWM周期的占空比，jj第η個PWM周期時的直流母線輸出電壓，I . 為j相在第η個PWM
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對周期性變化負(fù)載的三相有源功率因數(shù)校正整流方法，其 特征在于步驟5中所述根據(jù)等效負(fù)載滑動平均后獲得三相占空比D (Da, Db, Dc)的處理方 法，具體實現(xiàn)的步驟如下Λ1)控制系統(tǒng)獲取當(dāng)前PWM周期三相等效負(fù)載滑動平均值、直流母線電壓Ud。以及 輸入兩相電流、和Ib ；2)應(yīng)用以下的公式進行占空比處理，計算三相下一個PWM控制周期的占空比
全文摘要
本發(fā)明是一種三相有源功率因數(shù)校正整流方法，根據(jù)干擾觀測的設(shè)計思想，結(jié)合周期性變化負(fù)載的特點，提出了一種負(fù)載觀測器，實時對直流母線側(cè)的負(fù)載進行觀測，得到每相的交流側(cè)的等效電阻，再根據(jù)負(fù)載的變化周期對觀測出的負(fù)載進行滑動平均，可以得到一個變化周期內(nèi)穩(wěn)態(tài)的負(fù)載平均等效估計值，再依據(jù)該平均等效估計值配合本發(fā)明提出的占空比處理方法，可以實現(xiàn)穩(wěn)定幾乎無畸變的輸入電流。本發(fā)明適合于直流母線側(cè)負(fù)載周期性(頻率大于5Hz)變化的數(shù)字控制、控制效果好。
文檔編號H02M1/42GK102005948SQ20101056149
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月28日
發(fā)明者丁坤, 傅強, 史中權(quán), 姚河清 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)