專利名稱：電網(wǎng)電壓不平衡時pwm整流器的改進無差拍控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓型PWM整流器的控制方法，屬于電力電子功率變換裝置控制領(lǐng)域，特別是一種電網(wǎng)電壓不平衡時PWM整流器的改進無差拍控制方法。
背景技術(shù)：
針對功率變換器的運行與控制，相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者已提出了很多先進控制算法，如單周期控制、預(yù)測電流控制、自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制和無差拍控制等，基于空間電壓矢量PWM的電流無差拍控制方法，開關(guān)頻率恒定，調(diào)節(jié)性能好，其在電力電子中的應(yīng)用體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。無差拍控制方法基于控制對象數(shù)學(xué)模型，通過采樣各反饋變量值，計算出當(dāng)前控制周期內(nèi)的控制輸出量，使受控量在本控制周期內(nèi)與參考值相等。其數(shù)學(xué)推導(dǎo)嚴密，跟蹤給定無過沖，動態(tài)性能好，對非線性負載輸出諧波失真小，具有較快的動態(tài)響應(yīng)速度。 電壓不平衡會給三相電壓型PWM整流器系統(tǒng)帶來諸多危害。在電網(wǎng)不平衡條件下，基于傳統(tǒng)無差拍控制方法的三相電壓型PWM整流器輸入、輸出功率將不穩(wěn)定，直流母線電壓產(chǎn)生波動，電力電子設(shè)備將流過較大的負序電流，影響功率器件的安全運行和整流器的控制品質(zhì)。因此，有必要設(shè)計一種電網(wǎng)電壓不平衡時PWM整流器的改進無差拍控制方法，使得控制系統(tǒng)運行時，可以對PWM整流器的功率脈動進行有效抑制，減小直流母線電壓波動，保證功率器件的安全運行和整流器的控制品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種電網(wǎng)電壓不平衡時PWM整流器的改進無差拍控制方法，該方法可以有效抑制PWM整流器的功率脈動和直流母線電壓波動，保證功率器件的安全運行和整流器的控制品質(zhì)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種電網(wǎng)電壓不平衡時PWM整流器的改進無差拍控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測三相電網(wǎng)電壓，三相輸入電流和直流側(cè)電壓，并通過鎖相環(huán)計算電網(wǎng)電壓旋轉(zhuǎn)角速度和位置角；(2)、將檢測到的三相電網(wǎng)電壓和三相輸入電流經(jīng)3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流；(3)、將步驟(2)得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流以電網(wǎng)電壓位置角進行Park變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸電網(wǎng)電壓、輸入電流；(4)、根據(jù)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的電網(wǎng)電壓和輸入電流計算系統(tǒng)輸入有功功率和無功功率；(5)、將步驟(4)得到的系統(tǒng)輸入有功功率和無功功率實際值經(jīng)過分別經(jīng)過帶通濾波器(I)、帶通濾波器(2)得到系統(tǒng)輸入有功功率和無功功率二倍頻脈動實際值，將系統(tǒng)輸入有功功率、無功功率二倍頻脈動給定值分別與系統(tǒng)輸入有功功率和無功功率二倍頻脈動實際值作差，然后首先通過PI控制器(I)、PI控制器(2)計算得到PI控制器(I)、PI控制器⑵的輸出電壓，再經(jīng)過補償電壓計算模塊分別得到輸入有功功率和無功功率二倍頻補償項，其中帶通濾波器的中心角速度設(shè)置為二倍同步旋轉(zhuǎn)角速度；￠)、將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸電網(wǎng)電壓值分別和步驟(5)得到的二倍頻電壓補償項相力口，得到補償后的電網(wǎng)電壓值；(7)、將直流側(cè)電壓給定值與步驟(I)得到的直流側(cè)電壓實際值的差經(jīng)過PI控制器(3)后，計算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流的參考值，設(shè)q軸電流參考值為O ; (8)、設(shè)電流參考值保持不變，用電流參考值代替離散化后的PWM整流器模型中的下一時刻電流值，用變換器輸入電壓參考值代替變換器輸入電壓，可得到電壓參考值計算模型；(9)、分別將步驟(7)中得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸電流的參考值、步驟(3)中得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d、q軸電流實際值和步驟(6)中得到的補償后的d、q軸電網(wǎng)電壓作為步驟(8)中建立的電壓參考值計算模型的輸入，經(jīng)過電壓參考值計算模型得到變換器輸入電壓的參考值；(10)、將步驟(9)得到的輸入電壓參考值以電網(wǎng)電壓位置角為變換角進行反Park變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的輸入電壓，該電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。本發(fā)明步驟(5)中所述的帶通濾波器的中心角速度設(shè)置為二倍同步旋轉(zhuǎn)角速度2 g，其頻域表達式為
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)電壓不平衡時PWM整流器的改進無差拍控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測三相電網(wǎng)電壓，三相輸入電流和直流側(cè)電壓，并通過鎖相環(huán)計算電網(wǎng)電壓旋轉(zhuǎn)角速度和位置角；(2)、將檢測到的三相電網(wǎng)電壓和三相輸入電流經(jīng)3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流；(3)、將步驟(2)得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流以電網(wǎng)電壓位置角進行Park變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸電網(wǎng)電壓、輸入電流；(4)、根據(jù)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的電網(wǎng)電壓和輸入電流計算系統(tǒng)輸入有功功率和無功功率；(5)、將步驟(4)得到的系統(tǒng)輸入有功功率和無功功率實際值分別經(jīng)過帶通濾波器(I)、帶通濾波器(2)得到系統(tǒng)輸入有功功率和無功功率二倍頻脈動實際值，將系統(tǒng)輸入有功功率、無功功率二倍頻脈動給定值分別與系統(tǒng)輸入有功功率和無功功率二倍頻脈動實際值作差，然后首先通過PI控制器(I)、PI控制器(2)計算得到PI控制器(I)、PI控制器(2)的輸出電壓，再經(jīng)過補償電壓計算模塊分別得到輸入有功功率和無功功率二倍頻補償項，其中帶通濾波器的中心角速度設(shè)置為二倍同步旋轉(zhuǎn)角速度；(6)、將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸電網(wǎng)電壓值分別和步驟(5)得到的二倍頻電壓補償項相加，得到補償后的電網(wǎng)電壓值；(7)、將直流側(cè)電壓給定值與步驟(I)得到的直流側(cè)電壓實際值的差經(jīng)過PI控制器(3)后，計算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流的參考值，設(shè)q軸電流參考值為O ; (8)、設(shè)電流參考值保持不變，用電流參考值代替離散化后的P麗整流器模型中的下一時刻電流值，用變換器輸入電壓參考值代替變換器輸入電壓，可得到電壓參考值計算模型；(9)、分別將步驟(7)中得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸電流的參考值、步驟(3)中得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d、q軸電流實際值和步驟出)中得到的補償后的d、q軸電網(wǎng)電壓作為步驟(8)中建立的電壓參考值計算模型的輸入，經(jīng)過電壓參考值計算模型得到變換器輸入電壓的參考值；(10)、將步驟(9)得到的輸入電壓參考值以電網(wǎng)電壓位置角為變換角進行反Park變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的輸入電壓，該電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)電壓不平衡時PWM整流器的改進無差拍控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案要點為一種電網(wǎng)電壓不平衡時PWM整流器的改進無差拍控制方法，將計算得到的輸入有功功率、無功功率，經(jīng)過帶通濾波器和PI控制器，并通過補償電壓計算分別得到有功功率和無功功率二倍頻電壓補償項，將此電壓補償項作為建立的電壓參考值計算模型的輸入，得到變換器輸入電壓的參考值，然后以電網(wǎng)電壓位置角為變換角進行反Park變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的輸入電壓，該電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。本發(fā)明能夠?qū)WM整流器的模型進行實時補償，可以有效抑制PWM整流器的輸入有功功率、無功功率脈動，減小直流母線電壓波動。
文檔編號H02M7/219GK102891614SQ20121041586
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者王萌, 施艷艷 申請人:河南師范大學(xué)