本發(fā)明涉及一種三相PWM整流裝置，尤其涉及一種電壓不平衡情況下PWM整流器恒頻直接功率控制方法。

背景技術(shù)：

三相電壓型脈寬調(diào)制（PWM）整流器具有電網(wǎng)電流正弦、直流母線電壓恒定、功率雙向流動、功率因數(shù)可調(diào)等優(yōu)點，在新能源并網(wǎng)發(fā)電、交流調(diào)速系統(tǒng)、能量回饋系統(tǒng)、無功功率補(bǔ)償?shù)仍S多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。因此，成為電力電子領(lǐng)域的研究熱點。平衡條件下三相PWM整流器的控制策略，其最為廣泛實用的控制方式是正序同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下采用的電壓電流雙閉環(huán)控制方式，調(diào)節(jié)器均采用PI。在電壓平衡下，該控制策略具有良好的動態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能。然而，實際情況中由于電網(wǎng)故障及三相負(fù)載不平衡，會導(dǎo)致電壓不平衡。在這種情況下，常規(guī)控制策略會使三相PWM整流器呈現(xiàn)出不正常的運行狀態(tài)。

電壓不平衡條件下，基于平衡時所設(shè)計的三相PWM整流器控制會使電網(wǎng)電流波形畸變，直流母線電壓中包含2倍頻波動，嚴(yán)重影響整流器性能。常規(guī)控制策略會使三相PWM整流器直流母線電壓中產(chǎn)生2，4 等偶次諧波，電網(wǎng)電流中存在3，5等奇次諧波。大量低次諧波會污染電網(wǎng)，影響其它用電設(shè)備的正常運行，也會導(dǎo)致變壓器和交流側(cè)電感損耗增加，嚴(yán)重時會導(dǎo)致PWM整流器故障，甚至損壞裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服電壓不平衡條件下，電網(wǎng)電壓和電流波形畸變的問題，本發(fā)明提出一種PWM整流器恒頻直接功率控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：首先分離出電網(wǎng)電壓和電流正、負(fù)序分量；然后在正、負(fù)序雙旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下計算瞬時功率與參考值之間的誤差，根據(jù)誤差生成整流器正、負(fù)序參考電壓；合成后采用空間矢量調(diào)制(space vector modulation，SVM)算法產(chǎn)生整流器電壓，對功率進(jìn)行補(bǔ)償。

PWM整流器恒頻直接功率控制方法包括主電路、信號處理、參數(shù)計算、SVM調(diào)制四個部分。

所述主電路由六個IGBT組成橋式整流電路，即PWM整流器，其輸入端為三相交流電壓，輸出端為直流電壓。

所述信號處理由電壓變換、鎖相、電流變化和直流電壓采集四個部分組成，通過鎖相得到交流電壓相位，根據(jù)相位，進(jìn)行電壓及電流變換得到參數(shù)計算的變量。

所述數(shù)據(jù)計算包括瞬時功率計算、瞬時功率誤差計算、整流器參考電壓計算、電壓旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)反變換和電壓限幅五個部分。

所述SVM調(diào)制是根據(jù)參數(shù)計算得到的電壓參數(shù)，采用空間矢量調(diào)制算法生成PWM整流器開關(guān)信號，對整流器進(jìn)行控制。

本發(fā)明的有益效果是：針對電網(wǎng)電壓不平衡情況，加入了對負(fù)序電壓處理的算法。具有開關(guān)頻率固定、系統(tǒng)采樣頻率較低的優(yōu)點，能有效地穩(wěn)定了系統(tǒng)輸出的有功功率，使三相有功功率分配更為平均，在保證系統(tǒng)動態(tài)性能的同時，可有效抑制交流側(cè)電流諧波并減小系統(tǒng)無功功率直流分量，改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能。

附圖說明

圖1為電壓型PWM整流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖2為控制原理框圖。

具體實施方案

下面結(jié)合附圖說明，對本發(fā)明的PWM整流器恒頻直接功率控制方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

請參閱圖1、2，主電路由電源E_a、E_b和E_c三相電壓源組成，正極端與L和R組成的阻抗連接，再連接三相橋式IGBT組成的PWM整流器，整流器輸出端連接穩(wěn)壓電容和負(fù)載。

PWM整流器恒頻直接功率控制方法首先進(jìn)行信號采集。一方面采集交流側(cè)電壓值，將采集到的電壓通過PLL鎖相計算出電壓相位，將該相位以及三相電壓信號同時傳遞至電壓變換單元，計算出直軸電壓和交軸電壓。另一方面采集交流側(cè)三相電流信號，將該信號和電壓相位傳遞至電流變換單元，得到直軸電流和交軸電流。除此之外，采集直流側(cè)電壓信號，與PI控制器連接。將電壓變換、電流變換以及PI控制器調(diào)節(jié)得到的信號，即E_dq^p、E_dqⁿ、I_dq^p、I_dqⁿ和P₀^*送至數(shù)據(jù)計算模塊。

數(shù)據(jù)計算模塊將信號處理模塊得到直軸電壓電流和交軸電壓電流信號送至瞬時功率計算模塊，得到P₀Q₀P_s2P_c2和PI輸出信號P₀^*以及給定信號Q₀^*P_s2^*P_c2^*進(jìn)行瞬時功率誤差計算，得到U_dq^p和U_dqⁿ，并賦值給電壓旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)反變換模塊，進(jìn)行坐標(biāo)反變換得到電壓限幅后的電壓信號U_α’、U_β’。

根據(jù)靜止坐標(biāo)系下的電壓U_α’、U_β’，采用SVM空間矢量調(diào)制算法，即可得到實現(xiàn)PWM整流器恒頻直接功率控制。

采用恒頻直接功率控制的方法，能夠有效地穩(wěn)定了系統(tǒng)輸出的有功功率，使三相有功功率分配更為平均，在保證系統(tǒng)動態(tài)性能的同時，可有效抑制交流側(cè)電流諧波并減小系統(tǒng)無功功率直流分量，改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能。