适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法及系统与流程

本发明涉及三相整流领域，特别涉及适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法及系统。

背景技术：

1、三相pwm整流器具备单位功率因数运行，直流母线电压稳定可控，正弦输入电流等优点，在数据传输中心供电系统，多电飞机供电等领域得到广泛应用。根据直流侧输出电压的特点，三相六开关pwm整流器可以分为三相buck整流器和三相boost整流器，相较于三相boost整流器，三相buck整流器具备输出电压从零调节、启动浪涌电流小、输出短路保护能力强以及输入电流thd低等优点，同时由于同一桥臂上下开关管导通是三相buck整流器一种正常工作状态，因此其开关管驱动信号无需设置死区时间。

2、在实际供电系统中，三相输入不平衡不可避免，此时若仍采用输入电压平衡时的传统控制策略，整流器输入功率呈现二倍频脉动，输出电压包含二倍频纹波，进而在输入电流中引入大量奇次谐波，严重时会导致供电系统出现严重故障。

3、在输入电压不平衡条件下，部分间接电流控制的三线buck整流器的控制技术如下：1、利用相电压重新构造三相调制函数，消去输入功率中的正负序耦合分量，进而抑制了输入功率脉动，实现了输入电流正弦化，消除了输出电压的低频纹波。但是该方法在重构三相调制信号时需要对输入相电压实时微分计算，数字化实现时对输入电压噪声极其敏感。2、将三相电压按照幅值关系重构出了更平衡的三相相量，并在直流侧电流环和电压环引入了功率跟踪控制，从而得到了三相相对平衡的输入电流。相对于其他技术，虽然该技术获得了更平衡的三相输入电流，但随着输入电压不平衡的增大，输入电流thd和输出电压纹波也会明显增加。3、通过在两相静止坐标系中引入虚拟阻抗，构造出新的三相调制函数，进而消除了输出电压纹波和输入功率脉动，得到了正弦化的电流，但是该技术引入了额外的峰值检测和相位检测电路，增加了硬件成本。

4、因此，需要提供适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法及系统，用于降低消除不平衡输入工况下三相buck整流器的输出电压低频纹波以及输入电流低次谐波的成本，提高效率。

技术实现思路

1、本发明提供适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法，包括：获取b相调制函数的比例增益系数及c相调制函数的比例增益系数；根据所述b相调制函数的比例增益系数、c相调制函数的比例增益系数以及三相信号，确定消除零序分量后的三相调制信号；将三相调制信号作为三相buck整流器空间矢量调制的调制信号，进行三相输入电流的正弦化以及输出纹波的消除。

2、进一步地，所述获取b相调制函数的比例增益系数及c相调制函数的比例增益系数，包括：获取a相电压幅值、b相电压幅值及c相电压幅值；基于a相电压幅值、b相电压幅值、c相电压幅值、b相电压与a相电压的相角差以及c相电压与a相电压的相角差，计算所述b相调制函数的比例增益系数及c相调制函数的比例增益系数。

3、进一步地，基于以下公式计算所述b相调制函数的比例增益系数及c相调制函数的比例增益系数：其中，kb为b相调制函数的比例增益系数，kc为c相调制函数的比例增益系数，vao为a相电压幅值，θc为c相电压与a相电压的相角差，θb为b相电压与a相电压的相角差，vbo为b相电压幅值，vco为c相电压幅值。

4、进一步地，根据所述b相调制函数的比例增益系数、c相调制函数的比例增益系数以及三相信号，确定消除零序分量后的三相调制信号，包括：计算带入所述b相调制函数的比例增益系数及所述c相调制函数的比例增益系数的三相信号；计算所述三相信号的零序分量；基于所述三相信号和所述零序分量，确定所述消除零序分量后的三相调制信号。

5、进一步地，基于以下公式计算所述三相信号：va＝vao cos(ωt)，vb＝vbo cos(ωt+θb)，vc＝vco cos(ωt+θc)，其中，为a相信号，为b相信号，为c相信号。

6、进一步地，基于以下公式计算所述三相信号的零序分量：其中，为三相信号的零序分量。

7、进一步地，基于以下公式计算所述消除零序分量后的三相调制信号：其中，σa为消除零序分量后的a相调制信号，σb为消除零序分量后的b相调制信号，σc为消除零序分量后的c相调制信号。

8、进一步地，所述将三相调制信号作为三相buck整流器空间矢量调制的调制信号，进行三相输入电流的正弦化以及输出纹波的消除，包括：将三相调制信号的一个开关周期划分为多个扇区；在每个所述开关周期，判断当前所在扇区，计算各电流矢量的作用时间以合成三相调制信号对应的三相电流，将所述三相调制信号与三角载波信号进行比较，生成桥臂上的开关管的驱动信号，实现空间矢量调制。

9、进一步地，所述将三相调制信号的一个开关周期划分为多个扇区，包括：按30电角度每扇区进行扇区划分，将三相调制信号的一个开关周期按逆时针方向划分为12个扇区。

10、本发明提供适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制系统，包括：比例增益系数获取模块，用于获取b相调制函数的比例增益系数及c相调制函数的比例增益系数；三相调制函数构造模块，用于根据所述b相调制函数的比例增益系数、c相调制函数的比例增益系数以及三相信号，确定消除零序分量后的三相调制信号；三相调制模块，用于将三相调制信号作为三相buck整流器空间矢量调制的调制信号，进行三相输入电流的正弦化以及输出纹波的消除。

11、相比于现有技术，本发明提供的适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法及系统，至少具备以下有益效果：

12、现有的不平衡输入工况下的输入电压前馈控制方法需要在每个控制周期内对输入电压实时微分值进行计算，同时微分运算对输入电压噪声敏感且对采样精度要求高，亦或是需要额外的峰值检测和相位检测电路，而本说明书提出的适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法在一个输入电压周期内仅需一次比例系数计算，对采样精度无高要求，无须额外的峰值检测和相位检测电路，无需对输入电压进行实时微分运算，对输入电压噪声不敏感，在可以消除不平衡输入工况下三相buck整流器的输出电压低频纹波以及输入电流低次谐波，控制方法简单易于实现。

技术特征：

1.适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法，其特征在于，所述获取b相调制函数的比例增益系数及c相调制函数的比例增益系数，包括：

3.根据权利要求2所述的适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法，其特征在于，基于以下公式计算所述b相调制函数的比例增益系数及c相调制函数的比例增益系数：

4.根据权利要求3所述的适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法，其特征在于，根据所述b相调制函数的比例增益系数、c相调制函数的比例增益系数以及三相信号，确定消除零序分量后的三相调制信号，包括：

5.根据权利要求4所述的适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法，其特征在于，基于以下公式计算所述三相信号：

6.根据权利要求5所述的适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法，其特征在于，基于以下公式计算所述三相信号的零序分量：

7.根据权利要求6所述的适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法，其特征在于，基于以下公式计算所述消除零序分量后的三相调制信号：

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法，其特征在于，所述将三相调制信号作为三相buck整流器空间矢量调制的调制信号，进行三相输入电流的正弦化以及输出纹波的消除，包括：

9.根据权利要求8所述的适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法，其特征在于，所述将三相调制信号的一个开关周期划分为多个扇区，包括：

10.适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供适用于输入不平衡的三相整流器输入电压控制方法及系统，涉及三相整流领域，其中，该方法包括：获取B相调制函数的比例增益系数及C相调制函数的比例增益系数；根据B相调制函数的比例增益系数、C相调制函数的比例增益系数以及三相信号，确定消除零序分量后的三相调制信号；将三相调制信号作为三相Buck整流器空间矢量调制的调制信号，进行三相输入电流的正弦化以及输出纹波的消除，具有降低了消除不平衡输入工况下三相Buck整流器的输出电压低频纹波以及输入电流低次谐波的成本，提高了效率的优点。

技术研发人员：杨才建,何正松,胡彬,邓永波,张玉龙
受保护的技术使用者：江苏英特利氢能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/7