一种三相电流型pwm整流器有源阻尼控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及三相电流型PffM整流器控制领域，尤其涉及一种三相电流型PffM整流 器有源阻尼控制方法。
【背景技术】
[0002] 整流器在电力电子装置中占有很大的比重，随着三相电流型PffM整流器的研究深 入，在某些场合已经取代了电压型PWM整流器，例如在数据中心前级、新能源发电系统等领 域。与电压型PWM整流器的网侧LCL滤波器存在谐振尖峰问题类似，三相电流型PffM整流 器网侧采用的LC型滤波器同样存在谐振尖峰问题，从而影响系统的稳定性，并且对网侧电 流正弦度造成影响。
[0003] 传统的解决方法是采用无源阻尼方法，即在网侧滤波电感上串接或者并接电阻， 以及在网侧滤波电容上串接或者并接电阻。但该方法会造成额外的功率损耗，降低变换器 的效率。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】中所涉及到的缺陷，提供一种三相电 流型PffM整流器有源阻尼控制方法，不需要增加实际的阻尼电阻或额外的传感器，也能很 好地抑制LC滤波器引入的谐振问题。
[0005] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0006] -种三相电流型PffM整流器有源阻尼控制方法，包含以下步骤：
[0007] 步骤1)，分别获取输入电压中三个交流电压的相位；
[0008] 步骤2)，对三相电流型PffM整流器的直流侧电流给定值与直流侧电流实际值的差 值进行PI控制，得到网侧电流峰值；
[0009] 步骤3)，将网侧电流峰值分别与步骤1)中获取的三个交流电压的相位相乘，得到 三相电流型PWM整流器的网侧电流给定值i/、i b' i/;
[0010] 步骤4)，对三相电流型PffM整流器的网侧电流给定值ia' ib' i/与实际网侧电流 ia、ib、i。的差值A i a、Δ ib、Δ i。进行PI控制，得到初始三相调制信号Sg、Sg、Snrcl;
[0011] 步骤5)，将实际网侧电流ia、ib、U安照以下公式进行控制计算，得到有源阻尼三 相调制信号S m2、SnibP Snrc2:
[0012]
[0013]
[0014]
[0015] 其中，Rd为有源阻尼电阻的阻值，L为三相电流型PffM整流器网侧LC滤波器的电 感感值，S = jw，j是虚部单位符号，W为输入电压的角频率；
[0016] 步骤6)，将初始三相调制信号Snial、Sg、SnrcAIlj加上有源阻尼三相调制信号S μ2、 Snb2、Sbk2,得到最终调制信号Sm、S1^ Sbk;
[0017] 步骤7)，对最终调制信号进行SPffM调制，得到二值开关函数pa，p b，p。；
[0018] 步骤8)，对二值开关函数进行二三值逻辑转换，得到三值开关函数〇 a，〇 b，〇
[0019] 步骤9)，依据该三值开关函数来驱动三相电流型PffM整流器的各个开关管开通关 断。
[0020] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0021] 本发明针对LC网侧滤波的三相电流型PffM整流器提出一种有源阻尼的控制方法， 在直接电流控制方法的基础上加入有源阻尼控制模块。该控制方法首先是一种有源阻尼控 制，无需加入阻尼电阻，其次该控制模块以网侧电流作为反馈量进行控制，无需额外的传感 器和采样电路。因此本发明在能够有效抑制网侧LC滤波器谐振问题的基础上，不需要增加 实际的阻尼电阻和额外的传感器，使系统的效率和成本都能得到一定程度的改善。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明中三相电流型PffM整流器有源阻尼控制方法的控制示意图；
[0023] 图2是加入有源阻尼控制前A相网侧电流的仿真波形图；
[0024] 图3是加入有源阻尼控制后A相网侧电流的仿真波形图；
[0025] 图4是加入有源阻尼控制前A相网侧电流谐波分析的仿真结果图；
[0026] 图5是加入有源阻尼控制后A相网侧电流谐波分析的仿真结果图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
[0028] 本发明公开了一种三相电流型PffM整流器有源阻尼控制方法，图1为本发明的控 制示意图，虚线上方为LC网侧滤波的三相电流型PffM整流器的功率电路部分，虚线下方则 是有源阻尼控制方法的控制框图。
[0029] 功率电路部分是由LC滤波器、三相开关管模块和直流负载组成。首先电网连接到 LC滤波器并通过LC滤波器另一端连接到三相开关管模块，三相开关管模块再与直流负载 相连，从而组成了一个完整的LC型滤波三相电流型PffM整流器的功率电路。
[0030] 有源阻尼控制方法包含以下步骤：
[0031] 步骤1)，分别获取输入电压中三个交流电压Va，Vb，V。的相位sin(c〇t+2j π /3) (j =0,1，2)，这一步通过PLL锁相环模块来实现。
[0032] 步骤2)，对三相电流型PffM整流器的直流侧电流给定值Itorf与直流侧电流实际 值Id。的差值A I d。= I d_f- I 行PI控制，使得I JS踪I 并得到网侧电流峰值指 令 Ism。
[0033] 步骤3)，将网侧电流峰值指令Isni分别与电网电压V a，Vb，V。的相位 sin(c〇t+2j JT /3) (j = 0,1，2)相乘得到网侧电流给定值ia' ib' ij。
[0034] 步骤4)，根据网侧电流给定值?Λ?Λ?/与实际网侧电流i a、ib、i。的差值Δ i a= C- i a、Δ ib= i b*- i b、Δ i。= i i C进行PI控制，使实际网侧电流i a、ib、跟踪网 侧电流给定值i/、ib*、i/，并得到初始三相调制信号Sml、Snibn SMl。
[0035] 步骤5)，将实际网侧电流ia、ib、U安照以下公式进行控制计算，得到有源阻尼三 相调制信号S m2、SnibP Snrc2:
[0039] 其中，Rd为有源阻尼电阻的阻值，L为三相电流型PffM整流器网侧LC滤波器的电 感感值，S = jw，j是虚部单位符号，W为输入电压的角频率；
[0040] 步骤6)，将初始三相调制信号Snial、Sg、SnrcAIlj加上有源阻尼三相调制信号S μ2、 Snb2、Sbk2,得到最终调制信号Sm、S1^ Sbk;
[0041] 步骤7)，对最终调制信号进行SPffM调制，得到二值开关函数pa，p b，p。；
[0042] 步骤8)，对二值开关函数进行二三值逻辑转换，得到三值开关函数〇 a，〇 b，〇
[0043] 步骤9)，依据该三值开关函数来驱动三相电流型PffM整流器的各个开关管开通关 断。
[0044] 本发明的控制方法属于一种新型的有源阻尼控制方式，无需加入阻尼电阻，解决 了无源阻尼方法引入的发热量大，效率降低的问题。另外，该控制方法无需引入额外的电压 或电流传感器，可以降低成本。
[0045] 图2、图3分别是加入有源阻尼控制前后A相网侧电流的仿真波形图。
[0046] 从图2中可以看出未加入有源阻尼控制时，A相网侧电流正弦度较差。与A相类 似，B相和C相网侧电流正弦度也不够理想。
[0047] 从图3中可以看出加入有源阻尼控制后，A相网侧电流正弦度较好。与A相类似， B相和C相网侧电流正弦度也较为理想。
[0048] 图4、图5分别是加入有源阻尼控制前后A相网侧电流谐波分析的仿真结果图。
[0049] 从图4中可以看出未加入有源阻尼控制时，A相网侧电流总的谐波含量达到 4. 22 %，其中网侧LC滤波器谐振频率处谐波含量达到2. 6 %，与A相类似，B相和C相网侧 电流谐波含量也较高。
[0050] 从图5中可以看出加入有源阻尼控制后，A相网侧电流总的谐波含量仅为2. 82%， 而在网侧LC滤波器谐振频率处谐波含量仅为0. 4%，与A相类似，B相和C相网侧电流谐波 含量得到了明显改善。
[0051] 通过图2至图5可以看出，在加入有源阻尼控制后，网侧电流正弦度得到了较大改 善，网侧LC滤波器谐振问题得到了较好的抑制。
[0052] 本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括 技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。 还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文 中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0053] 以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限制本发 明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种三相电流型PffM整流器有源阻尼控制方法，其特征在于，包含以下步骤： 步骤1)，分别获取输入电压中三个交流电压的相位； 步骤2)，对三相电流型PffM整流器的直流侧电流给定值与直流侧电流实际值的差值进 行PI控制，得到网侧电流峰值； 步骤3)，将网侧电流峰值分别与步骤1)中获取的三个交流电压的相位相乘，得到三相 电流型PffM整流器的网侧电流给定值i/、ib'i/; 步骤4)，对三相电流型PffM整流器的网侧电流给定值i/、ib'i/与实际网侧电流ia、ib、i。的差值Aia、Aib、Ai。进行PI控制，得到初始三相调制信号Sg、Sg、Snrcl; 步骤5)，将实际网侧电流ia、ib、U安照以下公式进行控制计算，得到有源阻尼三相调 制f曰，Sma2、Smb2、Smc2:其中，Rd为有源阻尼电阻的阻值，L为三相电流型PffM整流器网侧LC滤波器的电感感 值，S=jw，j是虚部单位符号，W为输入电压的角频率； 步骤6)，将初始三相调制信号Sg、Snib^一^分别加上有源阻尼三相调制信号S^、Sni^Sbk2,得到最终调制信号Sm、S"b、Sbk; 步骤7)，对最终调制信号进行SPffM调制，得到二值开关函数pa，pb，p。； 步骤8)，对二值开关函数进行二三值逻辑转换，得到三值开关函数〇a，〇b， 步骤9)，依据该三值开关函数来驱动三相电流型PffM整流器的各个开关管开通关断。
【专利摘要】本发明公开了一种三相电流型PWM整流器有源阻尼控制方法，针对LC滤波器引入的谐振问题，在直接电流控制方法上提出一种有源阻尼控制方法，通过对网侧电流进行控制得到有源阻尼三相调制信号，并与原有的调制信号相加得到最终的调制信号，再经过SPWM和二三值逻辑转换得到开关函数从而驱动开关管。该方法首先是一种有源阻尼控制方法，无需加入阻尼电阻，其次该方法通过网侧的电流直接做出控制，从而无需增加额外的传感器，在有效抑制LC滤波器引入的谐振问题的基础上，使系统的效率和成本都能得到一定的改善。
【IPC分类】H02M7/12, H02M1/12
【公开号】CN105048828
【申请号】CN201510392378
【发明人】张鑫, 秦海鸿, 文教普
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月6日