专利名称：一种脉冲宽度调制pwm整流器控制方法及pwm整流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电カ系统技术领域，尤其涉及一种PWM (Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)整流器控制方法及PWM整流器。
背景技术：
理想的电カ系统以额定电压和恒定频率(50Hz或者60Hz)的标准正弦波不间断地向用户提供稳定可靠的电能。随着工业技术的发展及生产的需要，特别是近几十年以来电カ电子技术的发展，电カ系统提供的电能大部分都经过电カ电子技术二次变换以后再提供给用电设备使用，使电能得到了更充分的利用，大大地提高了人类生产和生活的效率和舒适性。但是电力电子设备的本身的非线性和时变性使得电カ系统的电压波形发生的严重的 畸变，已经成为电カ系统中最主要的谐波源，其带来的危害已经引起了人们的广泛关注。另一方面，由计算机技术和微电子技术的控制的自动化工业生产线特别是飞速发展的IT产业对电能质量的要求越来越严格，任何电能质量问题都可能导致生产的中断或者设备的损害，严重影响エ厂正常生产，给用户带来巨大的经济损失。因此，对改善电能质量的研究迫在眉睫，如何抑制电网谐波，改善电能质量成为近年来的研究热点。目前的应对方法主要有两种一是对产生谐波和无功的不控整流和相控整流的整流器本身进行改造；ニ是在电力系统中加载谐波滤波和无功补偿装置。在第一种方法中，在几千瓦以下较小功率的应用场合一般使用功率因素校正方法(Power Factor Correction,PFC);在几百千瓦以上的大功率场合一般使用多重化技术。而エ业中广泛使用的几千瓦到几百千瓦的功率场合，PWM整流器因具有如下优点具有交流侧谐波电流小、単位功率因数，能量双向流动，可以实现恒定电压电流控制，从而引起了广泛关注，现在其已经开始在一部分场合开始应用，但是传统PWM整流器也存在如下缺点只能通过控制使整流器及其负载等效为ー线性负载，保证流入PWM整流器电流为単位功率因数，对电网中其他非线性负载带来的谐波问题无法抑制；功能单ー导致其性价比不高阻碍了其大范围推广应用。在第二种方法中，目前无源LC (电感电容)调谐滤波器使用最广泛，但是ー个重要趋势就是采用有源电カ滤波器(Active Power Filter,APF)。有源电カ滤波器也是ー种电カ电子装置。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生ー个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量(在电カ系统中，把频率为50Hz正弦波的电压或者电流称为基波电压或者电流。频率为50Hz整数倍的波形称为高次谐波，简称谐波)。根据有源电カ滤波器的基本原理，需要先把负载电流中的谐波和无功电流提取出来，控制器再根据參考谐波电流控制发出与系统谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到系统中来抵消谐波和无功电流。由于有源电カ滤波器补偿的对象为高次谐波，导致目前有源电カ滤波器在控制中存在很多难以克服的问题(I)高精度、实时的谐波电流检测问题。在有源滤波器控制方法中需要实时检测非线性负载的谐波电流。由于有源电カ滤波器需要补偿的对象为动态变化非常得快的非线性负载产生的谐波电流，所以谐波检测系统必须能精确和快速的检测出系统的谐波电流。由于基于傅立叶变换的频域检测方法太复杂，对硬件要求太高，在目前的硬件水平下实时性无法保证。目前应用最广泛的是基干“瞬时无功功率理论”的谐波检测算法。但是此种方法在谐波提取过程当中要用到低通滤波器，低通滤波器会导致检测到的谐波參考信号有一定的延时，影响补偿效果。(2)參考谐波电流跟踪问题。有源电カ滤波器的控制策略是保证其补偿性能的关键性的技木。由于有源电カ滤波器补偿对象为一次到多次不等的无功和谐波电流，因此需要控制器有足够的电流带宽，同时电カ系统中的各种非线性电カ电子负载的动态变化难以预知，导致有源滤波器需要的补偿的谐波电流的次数以及大小变化无常，因此，选择ー个比较完美的高性能的控制器对科研和工程人员是ー个比较严峻的挑战。(3)补偿谐波设备的成本问题。根据有源滤波器的基本原理，为了保证其正常エ作，不仅需要实时检测三相负载谐波电流作为參考，而且需要实时检测有源电カ滤波器的三相补偿电流作为控制器反馈输入，因此需要大量高速高精度的传感器设备以及高速高精度的信号调理电路和计算能力強大的处理器，再加上本身的大量大功率电カ电子全控器 件，因此价格比较昂贵。综上可见，(I)现在的传统意义上PWM整流器只能实现自身単位功率因数整流，但是不具备对电网中其他负载引起的电网谐波进行抑制的功能。(2)目前对电网谐波进行抑制的设备包括无源滤波器和有源滤波器都存在一定的缺点。
发明内容
本发明实施例提供一种脉冲宽度调制PWM整流器控制方法及PWM整流器，可以实现单位功率因数PWM整流的同时在不检测负载谐波电流的情况下较好地抑制电网谐波干扰，以改善电能质量。一方面，本发明实施例提供了一种脉冲宽度调制PWM整流器控制方法，所述PWM整流器控制方法为基于重复控制补偿的无源性控制方法，该方法包括 通过拉格朗日-夏比积分法获取PWM整流器的基于端ロ受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律；将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制。可选的，在本发明ー实施例中，所述将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，在重复信号发生器作用下，通过对所述PWM整流器的无源控制信号的波形误差的逐周期补偿，以在稳态时实现对基波有功、或无功、或高次谐波电流干扰、或“死区效应”带来的周期性干扰抑制。可选的，在本发明ー实施例中，所述根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括当PWM整流器直流侧带有负载时且电网中公共耦合点之后没有其他非线性或者无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法使公共耦合点之前的电网电流为单位功率因数；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有无功负载时，将PWM整流器置于无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出无功电流对电网进行无功补偿；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有非线性负载时，将PWM整流器置于谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流对电网谐波电流进行抑制。可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于谐波抑制和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿；或者，当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所帯负载实现PWM整流的同吋，对电网无功进行补偿；或者，当PWM整流器直流侧带有负载而且 电网中公共耦合点之后有非线性负载时，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同吋，对电网谐波电流进行抑制。可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制及无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同时，发出与电网谐波电流大小相等方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿。另ー方面，本发明实施例提供了ー种PWM整流器，所述PWM整流器基于重复控制补偿的无源性控制方法进行控制，所述PWM整流器包括控制器，用于通过拉格朗日-夏比积分法获取PWM整流器的基于端口受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律；将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制。可选的，在本发明一实施例中，所述控制器，具体用于将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，在重复信号发生器作用下，通过对所述PWM整流器的无源控制信号的波形误差的逐周期补偿，以在稳态时实现对基波有功、或无功、或高次谐波电流干扰、或“死区效应”带来的周期性干扰抑制。可选的，在本发明一实施例中，所述控制器，进ー步具体用于当PWM整流器直流侧带有负载时且电网中公共耦合点之后没有其他非线性或者无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法使公共耦合点之前的电网电流为单位功率因数；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有无功负载时，将PWM整流器置于无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出无功电流对电网进行无功补偿；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有非线性负载时，将PWM整流器置于谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流对电网谐波电流进行抑制。 可选的，在本发明一实施例中，所述控制器，进ー步具体用于当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于谐波抑制和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿；或者，当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同吋，对电网无功进行补偿；或者，当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有非线性负载时，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同吋，对电网谐波电流进行抑制。
可选的，在本发明一实施例中，所述控制器，进ー步具体用于当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制及无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同时，发出与电网谐波电流大小相等方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿。上述技术方案具有如下有益效果因为采用通过拉格朝日-夏比积分法获取PWM整流器的基于端口受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律；将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制的技术手段，所以达到了如下的技术效果可以实现单位功率因数PWM整流的同时在不检测负载谐波电流的情况下较好地抑制电网谐波干扰，以改善电能质量。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例一种脉冲宽度调制PWM整流器控制方法流程图；图2为本发明实施例ー种PWM整流器组成结构示意图；图3为本发明应用实例PWM整流器与电网接线图；图4为本发明应用实例PWM整流器结构图；图5为本发明应用实例PWM整流器控制原理图；图6为本发明应用实例PWM整流器基于重复控制补偿的无源性控制方法在d坐标轴下的控制框图；图7为本发明应用实例PWM整流器基于重复控制补偿的无源性控制方法在q坐标系下的控制框图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图I所示，为本发明实施例一种脉冲宽度调制PWM整流器控制方法流程图，所述PWM整流器控制方法为基于重复控制补偿的无源性控制方法，该方法包括101、通过拉格朝日-夏比积分法获取PWM整流器的基于端口受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律；102、将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制。
可选的，所述将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，在重复信号发生器作用下，通过对所述PWM整流器的无源控制信号的波形误差的逐周期补偿，以在稳态时实现对基波有功、或无功、或高次谐波电流干扰、或“死区效应”带来的周期性干扰抑制。可选的，所述根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括当PWM整流器直流侧带有负载时且电网中公共耦合点之后没有其他非线性或者无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法使公共耦合点之前的电网电流为单位功率因数；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有无功负载时，将PWM整流器置于无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出无功电流对电网进行无功补偿；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有非线性负载时，将PWM整流器置于谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流对电网谐波电流进行抑制。可选的，所述根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于谐波抑制和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿；或者，当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同吋，对电网无功进行补偿；或者，当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有非线性负载时，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同吋，对电网谐波电流进行抑制。可选的，所述根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制及无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同时，发出与电网谐波电流大小相等方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿。如图2所示，为本发明实施例ー种PWM整流器结构示意图，所述PWM整流器基于重复控制补偿的无源性控制方法进行控制，所述PWM整流器21包括控制器211，用于通过拉格朗日-夏比积分法获取PWM整流器的基于端口受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律；将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制。可选的，所述控制器211，具体用于将重复控制与无源控制组成的复合控制器作 为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，在重复信号发生器作用下，通过对所述PWM整流器的无源控制信号的波形误差的逐周期补偿，以在稳态时实现对基波有功、或无功、或高次谐波电流干扰、或“死区效应”带来的周期性干扰抑制。可选的，所述控制器211，进ー步具体用于当PWM整流器直流侧带有负载时且电网中公共耦合点之后没有其他非线性或者无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法使公共耦合点之前的电网电流为单位功率因数；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有无功负载时，将PWM整流器置于无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出无功电流对电网进行无功补偿；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有非线性负载时，将PWM整流器置于谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流对电网谐波电流进行抑制。可选的，所述控制器211，进ー步具体用于当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于谐波抑制和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿；或者，当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同吋，对电网无功进行补偿；或者，当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有非线性负载时，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所帯负载实现PWM整流的同吋，对电网谐波电流进行抑制。可选的，所述控制器211，进ー步具体用于当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制及无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同时，发出与电网谐波电流大小相等方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿。本发明上述方法或装置技术方案具有如下有益效果上述技术方案具有如下有益效果因为采用通过拉格朝日-夏比积分法获取PWM整流器的基于端口受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律；将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制的技术手段，所以达到了如下的技术效果可以实现単位功率因数PWM整流的同时在不检测负载谐波电流的情况下较好地抑制电网谐波干扰，以改善电能质量。目前的常规的传统的意义上的 PWM整流器只具有単位功率因数整流功率，保证流入整流器的电流为単位功率因数，从而避免PWM整流器造成对电网谐波污染，而本发明实施例所述PWM整流器能保证PWM整流器公共耦合点之前电网的电流为单位功率因数，从而实现对电网的谐波抑制和无功补偿。以下举应用实例详细介绍本发明实施例所述方案根据已有的PWM整流器和有源电カ滤波器的缺点，本发明应用实例提出ー种PWM整流器及控制方法。此种PWM整流器通过对电网电流进行PWM整流，保证电网电流为単位功率因数。因此，此种PWM整流器既能实现自身単位功率因数整流，又能实现对电网中其他非线性负载引起的谐波和无功电流实现抑制和补偿，同时具有PWM整流器和有源电カ滤波器的功能。如图3所示，为本发明应用实例PWM整流器与电网接线图；如图4所示，为本发明应用实例PWM整流器结构图。该PWM整流器控制策略详述如下PWM整流器的控制策略是保证其性能的关键性技术之一。由于PWM整流器的主电路为典型的非线性结构，常规的线性控制可能导致其工作不稳定。无源性控制是一种非线性控制方法，因其通过重新分配系统的能量和注入非线性阻尼，迫使系统总能量跟踪期望的能量函数，并使系统的状态变量渐近收敛至设定值，是ー种全局定义且全局稳定的控制方法，具有无奇异点，设计简单，鲁棒性(即robust的音译，为控制理论方面的专业术语。用来描述控制系统的“強壮性”，表征控制系统对特性或參数摄动的不敏感性。在系统參数发生变化或者有外来干扰的情况下控制系统仍然能够稳定运行)强的特点，引起了研究人员的广泛关注。因此，本专利所述PWM整流器的控制方法采用了基于端口受控耗散哈密顿(PortControlled Hamiltonian with Dissipation PCHD)模型的互联和阻尼配置的无源控■(Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control IDA-PBC)万法，通过修正系统的内部互联矩阵和注入阻尼耗散项来实现控制规律的推导。但是在利用IDA-PBC控制方法推导系统控制规律的过程中，求解非线性偏微分方程存在一定的难度，目前的研究文献常采用假设选取或者假设推导的方法求解PWM整流器的控制规律，导致系统的某些信息缺失，使系统得不到理想的控制效果。针对上述所存在的问题，本专利采用拉格朗日-夏比求积法求解偏微分方程，为PWM整流器设计出了一种全信息的的IDA-PBC控制器。由于PWM整流器不检测电网中其他非线性负载和无功负载电流，而电网中其他非线性负载和无功负载电流与PWM整流器的控制目标ー电网电流有关系，因此，电网中其他非线性负载和无功负载电流在PWM整流器的控制器中为干扰量。由于其他非线性负载和无功负载电流为一次到多次无功及谐波电流，为了抑制其对PWM整流器控制的干扰，对PWM整流器的控制方法进行改进，采用了基于重复控制补偿的无源性控制方法。如图5所示，为本发明应用实例PWM整流器控制原理图。
在图4的PWM整流器结构图中，Sal，Sa2, Sbl, Sb2, Scl, Sc2代表PWM整流器每相桥臂的开关管，L代表每相的输出电感，R代表输出电感内阻和每相桥臂上、下管互锁死区压降等效阻抗之和。C代表直流母线上的滤波电容，も代表PWM整流器直流侧的负载，id。为负载电流。其数学模型如式(I)所示
IL+ R lca = Usa — Sa Vdc — IIno
L -r- + Ricb = usb — SbVdc — uNO at< L —+Ricc ニ Usc — ScVdc - uN0(I)
= iaSa+ibSb+icSc-L
at
uNO=-\vdc{Sa+Sb+Sc)其中Si为开关函数，其表达式为
Jl第/相上管导通下管关断 .
, = [o第浦I下管导通上管关断1=u九し由于开关函数的不连续性。因此难以进行无源性设计。当开关频率很高时、状态空间平均法是解决该问题的一种行之有效的方法。根据此概念，可以用开关函数在一个开关周期内的平均值代替开关函数本身，得到对时间连续的状态空间平均模型。这样Si —个开关周期内平均值，由于开关函数是幅值为I的脉冲，所以其平均值等于其占空比，Si G
。对上式进行dq变换，得到dq坐标系下的PWM整流器数学模型如式(3)
di
=uSd - +a>Lisq -SdVdc< =Usq -CoLisd -Rjsii - SqVdc{3)令X1ニ — CVck，X2 = Lisd, X3 = Lisq，系统的总能量函数为 i/(x) = ~—— Kll
2,j Cx2 JL/ね L
PWM整流器的PCHD模型为
X = (J(x)-R(x))c ^+ i-~idc jftO)\XV ノ(4)
r. ,oH{x )
y = gi (x)-
Iox其中，
权利要求
1.一种脉冲宽度调制PWM整流器控制方法，其特征在于，所述PWM整流器控制方法为基于重复控制补偿的无源性控制方法，该方法包括 通过拉格朝日-夏比积分法获取PWM整流器的基于端口受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律； 将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制。
2.如权利要求I所述脉冲宽度调制PWM整流器控制方法，其特征在于，所述将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括 将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规 律，在重复信号发生器作用下，通过对所述PWM整流器的无源控制信号的波形误差的逐周期补偿，以在稳态时实现对基波有功、或无功、或高次谐波电流干扰、或“死区效应”带来的周期性干扰抑制。
3.如权利要求I所述脉冲宽度调制PWM整流器控制方法，其特征在于，所述根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括 当PWM整流器直流侧带有负载时且电网中公共耦合点之后没有其他非线性或者无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法使公共耦合点之前的电网电流为单位功率因数；或者， 当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有无功负载时，将PWM整流器置于无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出无功电流对电网进行无功补偿；或者， 当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有非线性负载时，将PWM整流器置于谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流对电网谐波电流进行抑制。
4.如权利要求I所述脉冲宽度调制PWM整流器控制方法，其特征在于，所述根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括 当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于谐波抑制和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿；或者， 当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同吋，对电网无功进行补偿；或者， 当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有非线性负载时，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同吋，对电网谐波电流进行抑制。
5.如权利要求I所述脉冲宽度调制PWM整流器控制方法，其特征在于，所述根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括 当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载吋，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制及无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同吋，发出与电网谐波电流大小相等方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿。
6.ー种PWM整流器，其特征在于，所述PWM整流器基于重复控制补偿的无源性控制方法进行控制，所述PWM整流器包括 控制器，用于通过拉格朗日-夏比积分法获取PWM整流器的基于端口受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律；将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进ィ丁抑制。
7.如权利要求6所述PWM整流器，其特征在干， 所述控制器，具体用于将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，在重复信号发生器作用下，通过对所述PWM整流器的无源控制信号的波形误差的逐周期补偿，以在稳态时实现对基波有功、或无功、或高次谐波电流干扰、或“死区效应”带来的周期性干扰抑制。
8.如权利要求6所述PWM整流器，其特征在干， 所述控制器，进ー步具体用于当PWM整流器直流侧带有负载时且电网中公共耦合点之后没有其他非线性或者无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法使公共耦合点之前的电网电流为单位功率因数；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有无功负载时，将PWM整流器置于无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出无功电流对电网进行无功补偿；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有非线性负载时，将PWM整流器置于谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流对电网谐波电流进行抑制。
9.如权利要求6所述PWM整流器，其特征在干， 所述控制器，进ー步具体用于当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于谐波抑制和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿；或者，当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同吋，对电网无功进行补偿；或者，当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有非线性负载时，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同吋，对电网谐波电流进行抑制。
10.如权利要求6所述PWM整流器，其特征在干， 所述控制器，进ー步具体用于当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和谐波抑制及无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身所带负载实现PWM整流的同时，发出与电网谐波电流大小相等方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿 。
全文摘要
本发明实施例提供一种脉冲宽度调制PWM整流器控制方法及PWM整流器，所述PWM整流器控制方法为基于重复控制补偿的无源性控制方法，该方法包括通过拉格朗日-夏比积分法获取PWM整流器的基于端口受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律；将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制。本发明实施例可以实现单位功率因数PWM整流的同时在不检测负载谐波电流的情况下较好地抑制电网谐波干扰，以改善电能质量，相对于传统PWM整流器在不增加硬件成本的条件下具有谐波抑制和无功补偿的功能。
文档编号H02M7/219GK102868309SQ201210332770
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者梁志珊, 邱银锋 申请人:中国石油大学(北京)