一种lc串联式三相pwm整流器电流迭代学习控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及S相PWM变流器的电流控制领域，特别是一种LC串联式S相PWM整流 器电流迭代学习控制方法。
【背景技术】
[0002] 在高压大功率场合中，传统的两电平变换器拓扑难W满足。在功率器件水平没有 本质性突破的情况下，为实现高频化和低谐波的高压大功率变换，有效的手段是从电路拓 扑和控制方法上入手，找到问题的解决方案。多电平变换器相比于两电平变换器具有谐波 特性好，开关电压应力小等优点，是大功率、中高电压等级变换器领域研究的热点。其中，= 电平PWM变换器是目前工业企业中应用较多的一种多电平变换器，现已在电机驱动用电力 变换器、大功率直流电源和高压补偿器等领域得到广泛应用。典型的=电平PWM整流器为 二极管猜位式电压型PWM整流器，它在两个电力电子开关器件串联的基础上，中性点加一 对猜位二极管的变换器。优点是能实现能量双向流动控制和功率因数控制，每个开关器件 仅承受1/2的直流母线电压，使得具有相同耐压水平的开关器件可W应用于中高压的大容 量整流器中，相同开关频率下谐波要比两电平低得多，能较好地解决电磁干扰问题。
[0003] 冶金企业电网存在大量的大功率传动负荷（如风机，揽拌器），一般直接用不控整 流器做前级电路，其在效率上和实用性上比PWM整流器具有优势。然而=相不控整流器会 对电网注入大量的谐波，给电力系统中的输电和变电设备的运行带来严重危害。在冶金配 电网下，还存在大量晶闽管整流器，电弧炉等非线性负荷，具有容量大，产生严重的无功和 谐波污染，严重影响电力系统的安全可靠运行。同时在中高压大功率场合，随着现代新能源 (如光伏发电、风力发电等）和电动汽车的发展，迫切需求高压大容量的PWM整流器，能够实 现能量的双向流动，提高电能利用效率。因此，开发具有无功和谐波补偿功能的大功率PWM 整流器对我国工业节能降耗具有重大意义。
[0004] 在企业中高压配电网中，无功和谐波治理装备和PWM整流装备是各自功能独立， 分开设置的装置。针对中高压配电网中的电能质量治理，常用的方法就是安装LC无源滤波 器，进行某些特定次谐波的补偿，并补偿一定的无功。随后，有源滤波器（AP巧被用来对负 载谐波进行动态治理。但是在中高压场合，APF-般采用多重化技术，并需要通过降压变压 器连接到电网，体积大，成本高，可靠性不高。
【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LC串联式S相PWM 整流器电流迭代学习控制方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是；一种LC串联式S相PWM整流 器电流迭代学习控制方法，适用于=相PWM变流器，所述=相PWM变流器包括=个=电平开 关臂，所述=个=电平开关臂各通过一个LC串联滤波器接电网，所述=相PWM变流器直流 侧通过直流电容接后级负载，所述LC串联滤波器与所述电网之间并联有S相负载；该方法 包括w下步骤：
[0007] 1)检测=相PWM变流器的=相负载电流，通过油c/dq坐标变换，得到=相负载电 流的无功分量i。和有功分量i<1，然后通过高通滤波器滤除有功分量的直流成分后，得到 id的交流分量/,/ ;
[000引 2)检测S相PWM整流器直流侧电压值Ud。，将Ud。与参考电压指令Uuf相减，然后送 入电压PI控制器，得到有功分量id的校正量I"ut;
[0009] 3)根据S相负载额定有功功率Puf，计算出输入有功电流幅值Is=Puf/(3U)，U为 电网电压幅值；然后将I?t、Is与G叠加，得到s相PWM整流器有功分量的参考量Td;
[0010] 4)i。和i通过dq/油C坐标变换，得到S相PWM整流器的S相指令电流参考信号 C、石，和4;
[0011] W检测立相PWM变流器的；相输出电流le。、icb和1。。，然后分别与S相指令电流参 考信号相减，得到=相电流跟踪无差的离散表达式：
[0012]
【主权项】
1. 一种LC串联式三相PWM整流器电流迭代学习控制方法，适用于三相PWM变流器，所 述三相PWM变流器包括三个三电平开关臂，所述三个三电平开关臂各通过一个LC串联滤波 器接电网，所述三相PWM变流器直流侧通过直流电容接后级负载，所述LC串联滤波器与所 述电网之间并联有三相负载；其特征在于，该方法包括以下步骤： 1) 检测三相PWM变流器的三相负载电流，通过abc/dq坐标变换，得到三相负载电流的 无功分量i,和有功分量i d，然后通过高通滤波器滤除有功分量id的直流成分后，得到i d的 交流分量心； 2) 检测三相PWM整流器直流侧电压值ud。，将ud。与参考电压指令U 相减，然后送入电 压PI控制器，得到有功分量id的校正量I 3) 根据三相负载额定有功功率PMf，计算出输入有功电流幅值Is= PMfA3U)，U为电网 电压幅值；然后将Iwt、15与?叠加，得到三相PWM整流器有功分量的参考量i #d; 4) 和i VS过dq/abc坐标变换，得到三相PWM整流器的三相指令电流参考信号 和 4; 5) 检测三相PWM变流器的三相输出电流iCa、込和i c。，然后分别与三相指令电流参考 信号相减，得到三相电流跟踪无差的离散表达式： eAk) = IkAk)-hJk)] <eb(k)=\i'cb(k)-icb(k)\ eL(k) = i!cAk)-icAk)] 其中，k表示第k个离散控制时刻； 6) 根据电流迭代学习算法，计算出电流迭代控制器的输出为：
其中，6;^)=人+ (1-人），；113(1〇，1113(1〇，11。00表示&、13、(3三相电流控制器第1^ 时刻的输出值；na(k+l)，nb(k+l)和ru(k+l)表示a、b、c三相电流控制器第k+Ι时刻的输 出值；示电流控制器，为2L/T/u de;L为LC滤波器的电感值；λ为遗忘因子，且〇〈 λ〈1 ; T为控制周期；表示学习周期的延时算子，S表示S域函数的变量； 7) 根据LC串联式三相PWM整流器的电路模型，计算出三相PWM整流器三开关臂的前馈 占空比信号心4和?如下：
其中，R为LC串联滤波器的等效电阻值；uSa(k)、usb(k)和us。(k)表示第k时刻三相电 网电压值；uCa (k)、ua (k)和u& (k)表示第k时刻三相LC滤波器的电容电压值； 8)结合反馈控制和前馈控制的输出，计算出总的输出控制信号为： da =1IS^+ dI <db = qb(k) + d^ dc =llM) + dF： 根据三相PWM整流器的三相输出控制信号da，db和d。，采用基于载波的PWM调制策略生 成各个开关臂的控制信号；然后驱动开关臂的开关管输出期望的电压和电流。
【专利摘要】本发明公开了一种LC串联式三相PWM整流器电流迭代学习控制方法，该种功率变流器不仅能整流输出能量供给负载，而且能够补偿临近的非线性负载产生的无功和谐波电流；针对临近的非线性负载的补偿，通过采用LC串联滤波器可以实现PWM整流功能和功率补偿功能的有效集成，在PWM整流功能的同时，实现大功率无功和谐波补偿输出；同时通过采用迭代学习算法，可以提高控制系统的响应性能，克服LC串联滤波器的电容惯性阻尼效果。
【IPC分类】H02M7-217
【公开号】CN104836465
【申请号】CN201510304906
【发明人】马伏军, 毕然, 徐千鸣, 周奔
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年6月4日