一種三相電流型pwm整流器有源阻尼控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及三相電流型PffM整流器控制領(lǐng)域，尤其涉及一種三相電流型PffM整流 器有源阻尼控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 整流器在電力電子裝置中占有很大的比重，隨著三相電流型PffM整流器的研究深 入，在某些場(chǎng)合已經(jīng)取代了電壓型PWM整流器，例如在數(shù)據(jù)中心前級(jí)、新能源發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng) 域。與電壓型PWM整流器的網(wǎng)側(cè)LCL濾波器存在諧振尖峰問(wèn)題類(lèi)似，三相電流型PffM整流 器網(wǎng)側(cè)采用的LC型濾波器同樣存在諧振尖峰問(wèn)題，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且對(duì)網(wǎng)側(cè)電 流正弦度造成影響。
[0003] 傳統(tǒng)的解決方法是采用無(wú)源阻尼方法，即在網(wǎng)側(cè)濾波電感上串接或者并接電阻， 以及在網(wǎng)側(cè)濾波電容上串接或者并接電阻。但該方法會(huì)造成額外的功率損耗，降低變換器 的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)【背景技術(shù)】中所涉及到的缺陷，提供一種三相電 流型PffM整流器有源阻尼控制方法，不需要增加實(shí)際的阻尼電阻或額外的傳感器，也能很 好地抑制LC濾波器引入的諧振問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種三相電流型PffM整流器有源阻尼控制方法，包含以下步驟：
[0007] 步驟1)，分別獲取輸入電壓中三個(gè)交流電壓的相位；
[0008] 步驟2)，對(duì)三相電流型PffM整流器的直流側(cè)電流給定值與直流側(cè)電流實(shí)際值的差 值進(jìn)行PI控制，得到網(wǎng)側(cè)電流峰值；
[0009] 步驟3)，將網(wǎng)側(cè)電流峰值分別與步驟1)中獲取的三個(gè)交流電壓的相位相乘，得到 三相電流型PWM整流器的網(wǎng)側(cè)電流給定值i/、i b' i/;
[0010] 步驟4)，對(duì)三相電流型PffM整流器的網(wǎng)側(cè)電流給定值ia' ib' i/與實(shí)際網(wǎng)側(cè)電流 ia、ib、i。的差值A(chǔ) i a、Δ ib、Δ i。進(jìn)行PI控制，得到初始三相調(diào)制信號(hào)Sg、Sg、Snrcl;
[0011] 步驟5)，將實(shí)際網(wǎng)側(cè)電流ia、ib、U安照以下公式進(jìn)行控制計(jì)算，得到有源阻尼三 相調(diào)制信號(hào)S m2、SnibP Snrc2:
[0012]
[0013]
[0014]
[0015] 其中，Rd為有源阻尼電阻的阻值，L為三相電流型PffM整流器網(wǎng)側(cè)LC濾波器的電 感感值，S = jw，j是虛部單位符號(hào)，W為輸入電壓的角頻率；
[0016] 步驟6)，將初始三相調(diào)制信號(hào)Snial、Sg、SnrcAIlj加上有源阻尼三相調(diào)制信號(hào)S μ2、 Snb2、Sbk2,得到最終調(diào)制信號(hào)Sm、S1^ Sbk;
[0017] 步驟7)，對(duì)最終調(diào)制信號(hào)進(jìn)行SPffM調(diào)制，得到二值開(kāi)關(guān)函數(shù)pa，p b，p。；
[0018] 步驟8)，對(duì)二值開(kāi)關(guān)函數(shù)進(jìn)行二三值邏輯轉(zhuǎn)換，得到三值開(kāi)關(guān)函數(shù)〇 a，〇 b，〇
[0019] 步驟9)，依據(jù)該三值開(kāi)關(guān)函數(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)三相電流型PffM整流器的各個(gè)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通關(guān) 斷。
[0020] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
[0021] 本發(fā)明針對(duì)LC網(wǎng)側(cè)濾波的三相電流型PffM整流器提出一種有源阻尼的控制方法， 在直接電流控制方法的基礎(chǔ)上加入有源阻尼控制模塊。該控制方法首先是一種有源阻尼控 制，無(wú)需加入阻尼電阻，其次該控制模塊以網(wǎng)側(cè)電流作為反饋量進(jìn)行控制，無(wú)需額外的傳感 器和采樣電路。因此本發(fā)明在能夠有效抑制網(wǎng)側(cè)LC濾波器諧振問(wèn)題的基礎(chǔ)上，不需要增加 實(shí)際的阻尼電阻和額外的傳感器，使系統(tǒng)的效率和成本都能得到一定程度的改善。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明中三相電流型PffM整流器有源阻尼控制方法的控制示意圖；
[0023] 圖2是加入有源阻尼控制前A相網(wǎng)側(cè)電流的仿真波形圖；
[0024] 圖3是加入有源阻尼控制后A相網(wǎng)側(cè)電流的仿真波形圖；
[0025] 圖4是加入有源阻尼控制前A相網(wǎng)側(cè)電流諧波分析的仿真結(jié)果圖；
[0026] 圖5是加入有源阻尼控制后A相網(wǎng)側(cè)電流諧波分析的仿真結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：
[0028] 本發(fā)明公開(kāi)了一種三相電流型PffM整流器有源阻尼控制方法，圖1為本發(fā)明的控 制示意圖，虛線(xiàn)上方為L(zhǎng)C網(wǎng)側(cè)濾波的三相電流型PffM整流器的功率電路部分，虛線(xiàn)下方則 是有源阻尼控制方法的控制框圖。
[0029] 功率電路部分是由LC濾波器、三相開(kāi)關(guān)管模塊和直流負(fù)載組成。首先電網(wǎng)連接到 LC濾波器并通過(guò)LC濾波器另一端連接到三相開(kāi)關(guān)管模塊，三相開(kāi)關(guān)管模塊再與直流負(fù)載 相連，從而組成了一個(gè)完整的LC型濾波三相電流型PffM整流器的功率電路。
[0030] 有源阻尼控制方法包含以下步驟：
[0031] 步驟1)，分別獲取輸入電壓中三個(gè)交流電壓Va，Vb，V。的相位sin(c〇t+2j π /3) (j =0,1，2)，這一步通過(guò)PLL鎖相環(huán)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0032] 步驟2)，對(duì)三相電流型PffM整流器的直流側(cè)電流給定值Itorf與直流側(cè)電流實(shí)際 值Id。的差值A(chǔ) I d。= I d_f- I 行PI控制，使得I JS蹤I 并得到網(wǎng)側(cè)電流峰值指 令 Ism。
[0033] 步驟3)，將網(wǎng)側(cè)電流峰值指令I(lǐng)sni分別與電網(wǎng)電壓V a，Vb，V。的相位 sin(c〇t+2j JT /3) (j = 0,1，2)相乘得到網(wǎng)側(cè)電流給定值ia' ib' ij。
[0034] 步驟4)，根據(jù)網(wǎng)側(cè)電流給定值?Λ?Λ?/與實(shí)際網(wǎng)側(cè)電流i a、ib、i。的差值Δ i a= C- i a、Δ ib= i b*- i b、Δ i。= i i C進(jìn)行PI控制，使實(shí)際網(wǎng)側(cè)電流i a、ib、跟蹤網(wǎng) 側(cè)電流給定值i/、ib*、i/，并得到初始三相調(diào)制信號(hào)Sml、Snibn SMl。
[0035] 步驟5)，將實(shí)際網(wǎng)側(cè)電流ia、ib、U安照以下公式進(jìn)行控制計(jì)算，得到有源阻尼三 相調(diào)制信號(hào)S m2、SnibP Snrc2:
[0039] 其中，Rd為有源阻尼電阻的阻值，L為三相電流型PffM整流器網(wǎng)側(cè)LC濾波器的電 感感值，S = jw，j是虛部單位符號(hào)，W為輸入電壓的角頻率；
[0040] 步驟6)，將初始三相調(diào)制信號(hào)Snial、Sg、SnrcAIlj加上有源阻尼三相調(diào)制信號(hào)S μ2、 Snb2、Sbk2,得到最終調(diào)制信號(hào)Sm、S1^ Sbk;
[0041] 步驟7)，對(duì)最終調(diào)制信號(hào)進(jìn)行SPffM調(diào)制，得到二值開(kāi)關(guān)函數(shù)pa，p b，p。；
[0042] 步驟8)，對(duì)二值開(kāi)關(guān)函數(shù)進(jìn)行二三值邏輯轉(zhuǎn)換，得到三值開(kāi)關(guān)函數(shù)〇 a，〇 b，〇
[0043] 步驟9)，依據(jù)該三值開(kāi)關(guān)函數(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)三相電流型PffM整流器的各個(gè)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通關(guān) 斷。
[0044] 本發(fā)明的控制方法屬于一種新型的有源阻尼控制方式，無(wú)需加入阻尼電阻，解決 了無(wú)源阻尼方法引入的發(fā)熱量大，效率降低的問(wèn)題。另外，該控制方法無(wú)需引入額外的電壓 或電流傳感器，可以降低成本。
[0045] 圖2、圖3分別是加入有源阻尼控制前后A相網(wǎng)側(cè)電流的仿真波形圖。
[0046] 從圖2中可以看出未加入有源阻尼控制時(shí)，A相網(wǎng)側(cè)電流正弦度較差。與A相類(lèi) 似，B相和C相網(wǎng)側(cè)電流正弦度也不夠理想。
[0047] 從圖3中可以看出加入有源阻尼控制后，A相網(wǎng)側(cè)電流正弦度較好。與A相類(lèi)似， B相和C相網(wǎng)側(cè)電流正弦度也較為理想。
[0048] 圖4、圖5分別是加入有源阻尼控制前后A相網(wǎng)側(cè)電流諧波分析的仿真結(jié)果圖。
[0049] 從圖4中可以看出未加入有源阻尼控制時(shí)，A相網(wǎng)側(cè)電流總的諧波含量達(dá)到 4. 22 %，其中網(wǎng)側(cè)LC濾波器諧振頻率處諧波含量達(dá)到2. 6 %，與A相類(lèi)似，B相和C相網(wǎng)側(cè) 電流諧波含量也較高。
[0050] 從圖5中可以看出加入有源阻尼控制后，A相網(wǎng)側(cè)電流總的諧波含量?jī)H為2. 82%， 而在網(wǎng)側(cè)LC濾波器諧振頻率處諧波含量?jī)H為0. 4%，與A相類(lèi)似，B相和C相網(wǎng)側(cè)電流諧波 含量得到了明顯改善。
[0051] 通過(guò)圖2至圖5可以看出，在加入有源阻尼控制后，網(wǎng)側(cè)電流正弦度得到了較大改 善，網(wǎng)側(cè)LC濾波器諧振問(wèn)題得到了較好的抑制。
[0052] 本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)（包括 技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)）具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。 還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文 中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0053] 以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步 詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限制本發(fā) 明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三相電流型PffM整流器有源阻尼控制方法，其特征在于，包含以下步驟： 步驟1)，分別獲取輸入電壓中三個(gè)交流電壓的相位； 步驟2)，對(duì)三相電流型PffM整流器的直流側(cè)電流給定值與直流側(cè)電流實(shí)際值的差值進(jìn) 行PI控制，得到網(wǎng)側(cè)電流峰值； 步驟3)，將網(wǎng)側(cè)電流峰值分別與步驟1)中獲取的三個(gè)交流電壓的相位相乘，得到三相 電流型PffM整流器的網(wǎng)側(cè)電流給定值i/、ib'i/; 步驟4)，對(duì)三相電流型PffM整流器的網(wǎng)側(cè)電流給定值i/、ib'i/與實(shí)際網(wǎng)側(cè)電流ia、ib、i。的差值A(chǔ)ia、Aib、Ai。進(jìn)行PI控制，得到初始三相調(diào)制信號(hào)Sg、Sg、Snrcl; 步驟5)，將實(shí)際網(wǎng)側(cè)電流ia、ib、U安照以下公式進(jìn)行控制計(jì)算，得到有源阻尼三相調(diào) 制f曰，Sma2、Smb2、Smc2:其中，Rd為有源阻尼電阻的阻值，L為三相電流型PffM整流器網(wǎng)側(cè)LC濾波器的電感感 值，S=jw，j是虛部單位符號(hào)，W為輸入電壓的角頻率； 步驟6)，將初始三相調(diào)制信號(hào)Sg、Snib^一^分別加上有源阻尼三相調(diào)制信號(hào)S^、Sni^Sbk2,得到最終調(diào)制信號(hào)Sm、S"b、Sbk; 步驟7)，對(duì)最終調(diào)制信號(hào)進(jìn)行SPffM調(diào)制，得到二值開(kāi)關(guān)函數(shù)pa，pb，p。； 步驟8)，對(duì)二值開(kāi)關(guān)函數(shù)進(jìn)行二三值邏輯轉(zhuǎn)換，得到三值開(kāi)關(guān)函數(shù)〇a，〇b， 步驟9)，依據(jù)該三值開(kāi)關(guān)函數(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)三相電流型PffM整流器的各個(gè)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通關(guān)斷。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種三相電流型PWM整流器有源阻尼控制方法，針對(duì)LC濾波器引入的諧振問(wèn)題，在直接電流控制方法上提出一種有源阻尼控制方法，通過(guò)對(duì)網(wǎng)側(cè)電流進(jìn)行控制得到有源阻尼三相調(diào)制信號(hào)，并與原有的調(diào)制信號(hào)相加得到最終的調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)過(guò)SPWM和二三值邏輯轉(zhuǎn)換得到開(kāi)關(guān)函數(shù)從而驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管。該方法首先是一種有源阻尼控制方法，無(wú)需加入阻尼電阻，其次該方法通過(guò)網(wǎng)側(cè)的電流直接做出控制，從而無(wú)需增加額外的傳感器，在有效抑制LC濾波器引入的諧振問(wèn)題的基礎(chǔ)上，使系統(tǒng)的效率和成本都能得到一定的改善。
【IPC分類(lèi)】H02M7/12, H02M1/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105048828
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510392378
【發(fā)明人】張?chǎng)? 秦海鴻, 文教普
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年7月6日