一种适用于电网波形畸变的三相pwm整流器的控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于电网波形畸变的三相PWM整流器的控制方法，主要包括输入电压畸变且不平衡扰动背景下电流参考信号的提取、主动注入负序电流及结合线性外推预测的改进无差拍电流内环；自抗扰控制的直流电压外环。其功能是抑制PWM整流器输入电流的谐波、注入适当的负序电流以消除PWM整流器输出直流电压的2次功率脉动、改善输出直流电压的暂态响应及补偿各种延迟对无差拍控制的影响。本发明能够明显减小三相PWM整流器在输入谐波和不平衡电压扰动下输出直流电压的2次纹波、提升PWM整流器的暂态响应速度和减小直流电压暂态偏移量，并提高系统控制精度。
【专利说明】—种适用于电网波形畸变的三相PWM整流器的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三相PWM高功率因数整流器控制领域，特别是一种适用于电网波形畸变的三相PWM整流器的控制方法。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术的发展，PWM整流器技术已日趋成熟，PWM整流器主电路从早期的半控型器件桥路发展到如今的全控型器件桥路；其拓扑结构已从单相、三相电路发展到多相组合及多电平拓扑电路。由于常规整流环节广泛采用了二极管不可控整流电路或晶闸管相控整流电路，因而对电网注入了大量谐波及无功功率，降低了功率因数，造成了严重的电网“污染”。为解决谐波和功率因数下降问题，作为电网主要“污染”源的整流器受到学术界的关注，并开展大量研究工作。PWM整流器可以实现网侧电流正弦化，且运行于单位功率因数，能量双向传输，具有较快的动态控制响应，因而真正实现了 “绿色电能变换”。
[0003]在高功率因数整流器的控制中，通常采用的是电压电流双闭环控制方法，为了简化整流器控制和便于工程应用，电压环大多采用PI控制方法，而电流环决定系统的控制精度和相应速度，是研究的重点。当前，工程应用较多的电流控制方法主要包括滞环控制、PI控制、比例谐振(PR)控制、无差拍控制等方法。滞环控制简单，鲁棒性好，但开关频率不固定，电流纹波大，影响直流侧电压的控制精度；传统PI控制设计简单，易于实现，但无法实现对交流量的无稳态误差跟踪控制；比例谐振(PR)控制器在谐振频率下具有无穷大的增益，可以零稳态误差地跟踪交流参考电流，但当电网频率偏移时，控制精度将受到较大影响。无差拍控制是基于被控对象精确电路模型的控制算法，具有相应速度快、控制误差小的特点，所以，对电流内环采用的无差拍控制方法。
[0004]但是，电网有时会出现不平衡状态，一旦电网不平衡，以三相电网平衡为约束所设计的PWM整流器就会出现不正常的运行状态，主要表现在:PWM整流器直流侧电压和网侧电流的低次谐波幅值增大，且产生非特征谐波，同时损耗相应增大；PWM整流器网侧电流亦不平衡，严重时可使PWM整流发生故障，甚至烧坏装置。因此，有必要提高PWM整流器的抗输入谐波和三相不平衡扰动能力。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种适用于电网波形畸变的三相PWM整流器的控制方法，提高抗输入电压不平衡和谐波畸变的能力，抑制输出直流电压2次谐波，同时提高输出直流电压的响应速度。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种适用于电网波形畸变的三相PWM整流器的控制方法，包括以下步骤:
[0007]I)采样当前时刻k三相电网电压瞬时值ua(k)、ub(k)、Uc(k),以及当前时刻k上一时刻三相电网电压瞬时值ua(k_l)、ub(k_l)、ue(k_l);采样当前时刻k三相电网电流瞬时值ia(k)、ib(k)、ic(k)，以及当前时刻k上一时刻三相电网电流瞬时值ia(k-l)、ib(k-l)、ic(k-l);将当前时刻k三相电网电压瞬时值以及当前时刻k上一时刻三相电网电压瞬时值分别经过二阶工频50Hz陷波器获取当前时刻三相电网基波电压的瞬时值ujf (k)和有效值Ujf (k)、当前时刻k上一时刻三相电网基波电压的瞬时值Ujf (k-Ι)和有效值Ujf(k-1)，根据
当前时刻k设定的三相PWM整流器输出有功P0 (k)求得归一化的三相电网基波电流^ (幻；
其中，j = a, b, c ；k ≥1；
[0008]2)将当前时刻归一化的三相基波参考电流通过dq变换，变换后的值经过二
阶IOOHz带阻滤波器，再通过dq反变换得到当前时刻正序电流参考信号i]p{k);
[0009]3)根据三相PWM整流器在三相对称输入电流时相电流的有效值Ibal (k)求得当前时刻需要注入的负序电流
【权利要求】
1.一种适用于电网波形畸变的三相PWM整流器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)采样当前时刻k三相电网电压瞬时值Ua(k)、ub(k)、uc(k),以及当前时刻k上一时刻三相电网电压瞬时值ua(k-l)、ub(k-l)、ue(k-l);采样当前时刻k三相电网电流瞬时it ia(k)> ib(k)、ic(k)，以及当前时刻k上一时刻三相电网电流瞬时值1&-1)、ib(k-l)、ic(k-l);将当前时刻k三相电网电压瞬时值以及当前时刻k上一时刻三相电网电压瞬时值分别经过二阶工频50Hz陷波器获取当前时刻三相电网基波电压的瞬时值ujf (k)和有效值Ujf (k)、当前时刻k上一时刻三相电网基波电压的瞬时值Ujf (k-Ι)和有效值Ujf(k-1)，根据当前时刻k设定的三相PWM整流器输出有功pjk)求得归一化的三相电网基波电流;其中，j = a, b, c ；k ^ I ；2)将当前时刻归一化的三相基波参考电流&(λ.)通过dq变换，变换后的值经过二阶IOOHz带阻滤波器，再通过dq反变换得到当前时刻正序电流参考信号?；(λ) I 3)根据三相PWM整流器在三相对称输入电流时相电流的有效值Ibal(k)求得当前时刻需要注入的负序电流
2.根据权利要求1所述的适用于电网波形畸变的三相PWM整流器的控制方法，其特征 在于，所述步骤1)中，当前时刻k归一化的三相电网基波电流幻的计算公式如下:
【文档编号】H02M7/219GK103944428SQ201410200705
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】罗安, 金国彬, 王皓, 胡龙, 刘月华, 匡慧敏 申请人:湖南大学, 长沙博立电气有限公司