专利名称：三相lcl滤波型pwm整流器的单电流反馈控制方法
技术领域：
本发明涉及PWM整流控制领域，特别是一种LCL网侧滤波型的三相PWM整流器单电流反馈控制方法。
背景技术：
整流器在整个电力电子装置所占的比例很大，绝大多数DC电源都需通过AC电源整流获取。但是常规的二极管整流或相控整流存在功率因素低、交流侧输入侧电流严重畸变等特点，给大电网带来了严重的谐波污染。高功率因素的整流器具有能量回馈、功率因素高、交流输入侧电流波形正弦化等特点，但整流单元与大电网连接的是LC型滤波器，对高次谐波的衰减作用效果不是很明显，且电感的值较大。目前很多整流器采用LCL型滤波器，但是该滤波器是一个三阶系统，具有一个阻尼系数很低的谐振尖峰，同时相位会发生180°跳变，很容易发生震荡造成系统不稳定，因此对系统的控制设计提出了更高的要求，传统的LCL滤波器谐振尖峰的抑制方法分为无源电阻和有源电阻两种，无源电阻是在电容或电感上串联电阻或在电容上并联电阻，但这样会增加系统的功率损耗；而现在的有源阻尼方法，均是对电容电流进行反馈，这些方法均需要额外的传感器，增加了系统的硬件成本，同时，电容电流的采样需要复杂的器件连接方式及电路结构，增加了系统的设计成本，而且电容电流反馈有阻尼方法时，如果电容电流反馈系数过少，LCL滤波器的谐振尖峰难以被有效阻尼，如果电容系数反馈过大，会显著减少系统的相位裕度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种三相LCL滤波型PWM整流器的单电流反馈控制方法，解决现在三相LCL型整流器需要额外传感器，电容电流的采样器件的连接方式及电路结构复杂，设计成本高，且网侧电流谐波大等问题。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种三相LCL滤波型PWM整流器的单电流反馈控制方法，包括三相PWM整流器，所述三相PWM整流器包括整流电路、LCL滤波电路、A/D采样电路、锁相环电路、控制模块、驱动保护电路，所述LCL滤波电路与所述整流电路连接，所述整流电路连接负载，所述LCL滤波电路与电网相接；所述A/D采样电路输入端与所述LCL滤波电路连接；所述控制模块与所述驱动保护电路输入端、A/D采样电路输出端、锁相环电路输出端连接；所述锁相环电路输入端与所述电网连接；所述驱动保护电路驱动所述整流电路，该方法为:1)在每个采样周期的起始点，A/D采样电路对电网电压ua，ub，U。和网侧电流iga, igb，igc及整流电路直流侧电容电压Udc分别进行采样，并将采样数据送给控制模块处理；2)对网测电流iga，igb, igc做dq同步旋转坐标变换，得到输入直流有功电流id和直流无功电流；3)对直流有功电流id、直流无功电流i,的值与直流有功电流指令值 、直流无功电流的指令值1:进行PI调节，得到网侧电感的有功电压Usd和无功电压Usq ；4)引入电流状态反馈oLgid作为前馈补偿，解耦系统，得到Usd和Usq的指令值ι4和5)将dq同步旋转坐标变换到abc三相静止坐标,得到电网电压未前馈时LCL滤波电路电容电压指令值.1'6)将电网电压乘以前馈系数G1(S)，然后与相加，得到LCL滤波电路电容
电压的指令值ι4,ι4 ι4 57)将网侧电流iga，igb, ig。乘以反馈系数H’(s)进行反馈；8)对、网侧电流iga，igb, igc与反馈系数H’(S)的乘积进行比例积分调节，得到SPWM调制波信号dA、dB、dc ；9) SPWM调制波和三角载波进行双极性调制，得出整流电路开关管的占空比信号，经驱动保护电路，控制整流电路开关管的开通与关断。所述步骤2)中，直流有功电流id和直流无功电流i,的计算公式为:
权利要求
1.一种三相LCL滤波型PWM整流器的单电流反馈控制方法，包括三相PWM整流器，所述三相PWM整流器包括整流电路、LCL滤波电路、A/D采样电路、锁相环电路、控制模块、驱动保护电路，所述LCL滤波电路与所述整流电路连接，所述整流电路连接负载，所述LCL滤波电路与电网相接；所述A/D采样电路输入端与所述LCL滤波电路连接；所述控制模块与所述驱动保护电路输入端、A/D采样电路输出端、锁相环电路输出端连接；所述锁相环电路输入端与所述电网连接；所述驱动保护电路驱动所述整流电路，其特征在于，该方法为: 1)在每个采样周期的起始点，A/D采样电路对电网电压ua,ub, U。和网侧电流iga, igb, ig。及整流电路直流侧电容电压Udc分别进行采样，并将采样数据送给控制模块处理； 2)对网测电流iga，igb,igc做dq同步旋转坐标变换，得到输入直流有功电流id和直流无功电流； 3)对直流有功电流id、直流无功电流i,的值与直流有功电流指令值、直流无功电流的指令值<进行PI调节，得到网侧电感的有功电压Usd和无功电压Usq ； 4)引入电流状态反馈《!^,和ωLgid作为前馈补偿，解耦系统，得到Usd和Usq的指令值 11:, ;; 5)将dq同步旋转坐标变换到abc三相静止坐标，得到电网电压未前馈时LCL滤波电路电容电压指令值<，<，<.6)将电网电压乘以前馈系数G1(s)，然后与W 〗相加，得到LCL滤波电路电容电压的指令值M:, ,H7)将网侧电流iga，igb,ig。乘以反馈系数H’(S)进行反馈； 8)对u:jC,jC、网侧电流iga，igb,igc与反馈系数H’ (s)的乘积进行比例积分调节，得到SPWM调制波信号dA、dB、dc ；· 9)SPWM调制波和三角载波进行双极性调制，得出整流电路开关管的占空比信号，经驱动保护电路，控制整流电路开关管的开通与关断。
2.根据权利要求1所述的三相LCL滤波型PWM整流器的单电流反馈控制方法，其特征在于，所述步骤2)中，直流有功电流id和直流无功电流i,的计算公式为:—22 Ifi I sin sm(mi — 一,)V ~ — 233 Ii2 2 H ° L9」 cosiot cm(aM—π) cm(ioi +—π) /33j ~(爱」
3.根据权利要求1所述的三相LCL滤波型PWM整流器的单电流反馈控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，网侧电感有功电压Usd和无功电压Usq的计算公式为:S K = (Κρ -1q) 其中，Kpl和Kil为PI环的调节系数，s=j ω , j是虚部单位符号，ω为电网电压的角频率。
4.根据权利要求1所述的三相LCL滤波型PWM整流器的单电流反馈控制方法，其特征在于，所述步骤4)中， 二和《;的计算公式为:
5.根据权利要求1所述的三相LCL滤波型PWM整流器的单电流反馈控制方法，其特征在于，所述步骤6)中，前馈系数G1 (s)的计算公式如下:(G1(S)-1)Gc(S)=H(S), 其中，H(S)为整流电路直流侧电容电压的反馈系数，
6.根据权利要求1所述的三相LCL滤波型PWM整流器的单电流反馈控制方法，其特征在于，所述步骤6)中，u :的计算公式为:
7.根据权利要求5所述的三相LCL滤波型PWM整流器的单电流反馈控制方法，其特征在于，所述步骤7)中，反馈系数H’(s)的计算公式为:
8.根据权利要求1所述的三相LCL滤波型PWM整流器的单电流反馈控制方法，其特征在于，所述步骤8)中，SPWM调制波信号dA、dB、dc的表达式为:
全文摘要
本发明公开了一种三相LCL滤波型PWM整流器的单电流反馈控制方法，针对现有的双电流反馈控制的有源阻尼方法，本发明仅需要检测PWM整流网侧的电流值，无需对电容电流进行采样，从而减少了额外的传感器，提高系统可靠性并降低了硬件成本；通过实时调整网侧电流的反馈系数增加了系统阻尼，从而抑制了LCL滤波器的谐振尖峰；通过引入前馈的电网电压量，并对网侧输入电流进行功率解耦控制，进一步提高了系统动态性能；本发明的三相PWM整流器具有功率因素高，响应速度快，可靠性高，设计相对简单等优点。
文档编号H02M1/12GK103248259SQ20131013136
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月16日 优先权日2013年4月16日
发明者罗安, 周乐明, 陈燕东, 肖华根, 马伏军, 谢宁, 陈智勇, 彭自强, 周洁 申请人:湖南大学