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一種三電平pwm整流器的變開關(guān)組合直接功率控制方法

文檔序號:7382421閱讀:224來源:國知局
一種三電平pwm整流器的變開關(guān)組合直接功率控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三電平PWM整流器的變開關(guān)組合直接功率控制方法,首先對當(dāng)前時(shí)刻以及下一時(shí)刻的瞬時(shí)有功和瞬時(shí)無功進(jìn)行計(jì)算,然后將其與參考有功和參考無功進(jìn)行比較,得到兩組開關(guān)表選擇信號,利用這兩組信號并結(jié)合在α-β坐標(biāo)系下的電壓參考矢量所在的扇區(qū)號查找三電平PWM整流器直接功率控制開關(guān)表,選定兩個(gè)三相開關(guān)組合。接著以下一個(gè)周期的功率脈動最小為控制目標(biāo),計(jì)算得到一個(gè)時(shí)間分配因子,在一個(gè)周期內(nèi)對選定的兩個(gè)三相開關(guān)組合的輸出時(shí)間進(jìn)行分配。本發(fā)明的方法能夠避免功率調(diào)節(jié)過程中的超調(diào)現(xiàn)象,有效地改善了三電平PWM整流器直接功率控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。
【專利說明】—種三電平PWM整流器的變開關(guān)組合直接功率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PWM整流器控制領(lǐng)域,特別是一種三電平PWM整流器的變開關(guān)組合直接功率控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PWM整流器是實(shí)現(xiàn)變頻器四象限運(yùn)行的前提,具有電流正弦、功率因素可控和直流母線電壓精確調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。相比于兩電平PWM整流器,三電平PWM整流器在降低開關(guān)器件工作頻率和減小開關(guān)器件應(yīng)力的同時(shí),大大改善了輸出電壓波形,減少了輸出電壓波形畸變,使能量流動更加順暢,并具有很好的電流諧波特性。
[0003]直接功率控制(Direct Power Control,直接功率控制)作為一種最直接最有效的PWM整流器控制方法而廣受關(guān)注。相比其它控制手段,直接功率控制根據(jù)開關(guān)表直接選擇一個(gè)三相開關(guān)組合輸出對有功和無功進(jìn)行調(diào)節(jié),具有極快的響應(yīng)速度。但是當(dāng)采樣頻率和開關(guān)頻率相對較低時(shí),在一個(gè)周期內(nèi)通過開關(guān)表選擇固定單一的開關(guān)組合輸出,很可能在下一個(gè)采樣周期或開關(guān)周期到來之前功率控制出現(xiàn)較大的超調(diào)。因此直接功率控制想要達(dá)到理想的效果,必須依賴較高的采樣頻率和開關(guān)頻率,頻率低易導(dǎo)致PWM整流輸出存在較大的穩(wěn)波,尤其對于高壓大容量PWM整流器,由于開關(guān)頻率低,使用直接功率控制效果會大打折扣。
[0004]文獻(xiàn)[I](張穎超,趙爭鳴,袁立強(qiáng),魯挺,張永昌.三電平PWM整流器直接功率控制[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2008,23 (5):63-68)提出了一種針對三電PWM整流器控制的直接功率控制方法,并提供了一個(gè)優(yōu)化的三電平開關(guān)表。該方法在一個(gè)周期內(nèi)通過開關(guān)表選擇固定單一的開關(guān)組合輸出,當(dāng)采樣頻率和開關(guān)頻率相對較低時(shí),很可能在下一個(gè)采樣周期或開關(guān)周期到來之前功率控制出現(xiàn)較大的超調(diào)。因此直接功率控制想要達(dá)到理想的效果,必須依賴較高的采樣頻率和開關(guān)頻率,頻率低易導(dǎo)致PWM整流輸出存在較大的穩(wěn)波,尤其對于高壓大容量PWM整流器,由于開關(guān)頻率低,使用直接功率控制效果會大打折扣。
[0005]文獻(xiàn)[2] (Malinowski M, Jasinski M, Kazmierkowski M P.Simple direct powercontrol of three-phase PWM rectifier using space-vector modulation(DPC-SVM)[J].Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 2004, 51(2):447-454)提出了一種基于空間矢量調(diào)制的PWM整流器直接功率控制方法(DPC-SVM方法),它將功率脈動與電壓矢量聯(lián)系起來,通過一個(gè)虛擬磁通估計(jì)器獲得參考電壓矢量,再用SVPWM進(jìn)行輸出,從而實(shí)現(xiàn)對瞬時(shí)功率的控制。但該方法功率控制不是通過查找開關(guān)表直接選擇三相開關(guān)組合輸出來實(shí)現(xiàn),而是基于伏秒平衡原理的空間矢量調(diào)制輸出,而不是根據(jù)瞬時(shí)功率變化情況直接查找開關(guān)表來選擇相應(yīng)的三相開關(guān)組合輸出對有功和無功進(jìn)行調(diào)節(jié),控制上不夠直接,因而動態(tài)響應(yīng)沒有傳統(tǒng)的直接功率控制好。
[0006]文獻(xiàn)[3](張永昌,謝偉,李正熙.PWM整流器功率脈動最小化方法的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,33 (18):57-64)提出了在正常輸出矢量中插入零矢量的直接功率控制方法,在一個(gè)開關(guān)周期的部分時(shí)間內(nèi)通過查找開關(guān)表輸出一個(gè)非零矢量三相開關(guān)組合,而另一部分時(shí)間內(nèi)則選擇零矢量三相開關(guān)組合(000或111)進(jìn)行輸出,以降低傳統(tǒng)的直接功率控制方法輸出超調(diào)所引起功率脈動。這種方法將功率脈動優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為零矢量三相開關(guān)組合(000或111)與非零矢量三相開關(guān)組合作用時(shí)間的優(yōu)化問題,輸出三相開關(guān)組合與功率脈動關(guān)系的數(shù)學(xué)模型容易建立。但是該方法采用零矢量三相開關(guān)組合(000或111)輸出來避免超調(diào),無法應(yīng)用于三電PWM整流器,因?yàn)槿绫?所示三電平PWM整流器沒有零矢量開關(guān)組合(對應(yīng)于三電平的零矢量三相開關(guān)組合為:000或111或222)參與調(diào)制。
[0007]文獻(xiàn)[4](孫丹,方揚(yáng),鄧倫杰.一種雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)優(yōu)化預(yù)測直接功率控制方法.專利申請?zhí)?201310373086.8, 申請日期::2013-08-25)中的附圖1中的模塊14開關(guān)表不是通過瞬時(shí)有功和瞬時(shí)無功跟參考有功和參考無功比較后得到一組開關(guān)表選擇信號來查表選擇矢量輸出,而是通過電壓參考矢量進(jìn)行扇區(qū)選擇,進(jìn)而確定最近三矢量進(jìn)行調(diào)制輸出,本質(zhì)上也是屬于DPC-SVM方法,雖然沒有基于伏秒平衡理論進(jìn)行調(diào)制,但不是根據(jù)瞬時(shí)功率變化情況直接查找開關(guān)表來選擇相應(yīng)的三相開關(guān)組合輸出對有功和無功進(jìn)行調(diào)節(jié),控制上仍不夠直接,因而動態(tài)響應(yīng)沒有傳統(tǒng)的直接功率控制好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是,針對現(xiàn)有技術(shù)不足,提供一種三電平PWM整流器的變開關(guān)組合直接功率控制方法,避免功率調(diào)節(jié)過程中的超調(diào)現(xiàn)象,改善三電平PWM整流器直接功率控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。
[0009]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種三電平PWM整流器的變開關(guān)組合直接功率控制方法,包括以下步驟:
[0010]I)根據(jù)三相電網(wǎng)電壓信號(ua,ub,u。)和兩相電流信號(ia,ib)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的瞬時(shí)有功功率P和瞬時(shí)無功功 率q:
【權(quán)利要求】
1.一種三電平PWM整流器的變開關(guān)組合直接功率控制方法,其特征在于,包括以下步驟:1)根據(jù)三相電網(wǎng)電壓信號(Ua,ub,u。)和兩相電流信號(ia,ib)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的瞬時(shí)有功功率P和瞬時(shí)無功功率q:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平PWM整流器的變開關(guān)組合直接功率控制方法,其特征在于,所述步驟5)中,時(shí)間分配因子ξ的計(jì)算過程如下: 設(shè)三電平PWM整流器的開關(guān)周期為ts,則三相開關(guān)組合A和B的輸出時(shí)間分別為ξ ts和(1_ I)ts ; 當(dāng)三相開關(guān)組合A先輸出時(shí),三電平PWM整流器的功率脈動函數(shù)?.ΑΒ(ξ)為:
【文檔編號】H02M7/12GK103929073SQ201410174579
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】譚冠政, 范必雙, 李丹云, 譚冠軍, 劉振燾 申請人:中南大學(xué)
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