【技术实现步骤摘要】
一种PWM整流器虚拟磁链矢量初值估算方法
本专利技术属于电力电子变换控制
,涉及一种PWM整流器虚拟磁链矢量初值估算方法。
技术介绍
PWM整流器因具有能量可双向流动、功率因数可调和直流电压稳定等优点,大量的电力电子应用场合越来越多地将PWM整流器当作关键装置,如不间断电源、四象限变频调速、直流输电和风力发电、光伏发电等并网发电技术。因此,对PWM整流器及其控制技术进行研究,具有重要意义。实际应用中,需要检测PWM整流器的三相电网电压、电流和直流母线电压,附加设置的众多传感器及其信号调理电路,增加了成本和系统复杂度。因此,降低PWM整流器成本成为大家关注的热点问题之一。PWM整流器的直流母线电压传感器和电网电流传感器参与控制和保护,一般不宜删减,应用中最多的是无电网电压传感器的方案。对虚拟磁链定向控制的PWM整流器来说,由于虚拟磁链观测时需使用积分运算,如果控制器在由不控整流状态切换至可控整流阶段时,不能准确获得虚拟磁链的初始位置角及初始大小,即矢量初值存在偏差,则会使虚拟磁链观测出现持续的偏差,带来PWM整流器控制性能下降甚至因冲击电流导致故障停机无法正常启动的问题。因此,在虚拟磁链定向控制的PWM整流器中省去电网电压传感器后,虚拟磁链矢量初值的估算显得尤为重要。到目前为止,有关虚拟磁链定向PWM整流器方面的研究大多集中在如何改善虚拟磁链观测中积分运算的偏移和振荡问题,而关于如何准确获得虚拟磁链矢量初值的报道很少。侯兆然等在2014年11月第21期《电力系统保护与控制》上发表的“基于虚拟磁链定向的PWM整流器控制方法研究”一文中指出了准确观测虚拟磁 ...
【技术保护点】
一种PWM整流器虚拟磁链矢量初值估算方法,其特征在于:在即将切换至PWM整流状态的时候,插入一段准切换阶段,在这个准切换阶段中,三相旁路接触器(30)仍然保持断开的状态,并不旁路掉网侧充电的限流电阻(40),在限流电阻(40)继续抑制回路电流的情况下,对PWM整流器施加零矢量PWM信号试探估算虚拟磁链矢量初值,在准切换阶段下试探得到虚拟磁链矢量位置和大小后,送入软件锁相环(110),由软件锁相环(110)继续后续的虚拟磁链在线估算,直到三相旁路接触器(30)闭合,将网侧充电的限流电阻(40)旁路掉,真正切换至可控整流阶段的瞬间,软件锁相环(110)将为PWM整流控制算法提供虚拟磁链矢量初值信息。
【技术特征摘要】
1.一种PWM整流器虚拟磁链矢量初值估算方法,其特征在于:在即将切换至PWM整流状态的时候,插入一段准切换阶段,在这个准切换阶段中,三相旁路接触器(30)仍然保持断开的状态,并不旁路掉网侧充电的限流电阻(40),在限流电阻(40)继续抑制回路电流的情况下,对PWM整流器施加零矢量PWM信号试探估算虚拟磁链矢量初值,在准切换阶段下试探得到虚拟磁链矢量位置和大小后,送入软件锁相环(110),由软件锁相环(110)继续后续的虚拟磁链在线估算,直到三相旁路接触器(30)闭合,将网侧充电的限流电阻(40)旁路掉,真正切换至可控整流阶段的瞬间,软件锁相环(110)将为PWM整流控制算法提供虚拟磁链矢量初值信息。2.根据权利要求1所述的PWM整流器虚拟磁链矢量初值估算方法,其特征在于,整个PWM整流器从上电到完成PWM整流状态启动的过程具体分为以下三个阶段:1)不控整流阶段闭合三相开关(20),依靠功率变换器(70)的续流二极管构成的不控整流电路给直流滤波电容(81)充电;三相旁路接触器(30)处于断开状态;当直流电压上升到不控整流电压且稳定后,等待施加零矢量;2)准切换阶段三相旁路接触器(30)仍然保持断开的状态,网侧充电的限流电阻(40)继续抑制回路电流,对PWM整流器施加零矢量PWM信号试探估算虚拟磁链矢量,停止作用零矢量后,PWM整流器又处于不控整流状态,已知停止作用零矢量时刻虚拟磁链的瞬时相位和电网角频率后,就能够在线通过软件锁相环(110)获得虚拟磁链的实时相位,具体过程是:对PWM整流器施加一段时间的零矢量,此时三相交流电源(10)、限流电阻(40)和三相电抗器(50)构成回路,通过电网电压矢量电网电流矢量和整流器交流侧电压矢量三者的相互关系,当作用零矢量时,上述三者的关系通过公式(4)表达:其中的ω为三相交流电源角频率,R为限流电阻(40)的阻值;L为三相电抗器(50)的电感值;交流电流传感器(60)检测三相交流电流值,将采集的数值送入DSP控制器(100),此阶段虚拟磁链计算单元(120)利用公式(5)计算出虚拟磁链在两相静止坐标系下的分量ψα和ψβ:其中iα、iβ分别为电网电流矢量在两相静止αβ坐标下的分量;t是时间;t0为对PWM整流器施加零矢量PWM信号的时刻;t1为停止对PWM整流器施加零矢量PWM信号的时刻,为消除积分漂移,采用级联低通滤波器代替公式(5)中的纯积分,级联低通滤波器的传递函数如公式(6):其中ωff为电网电压额定角频率,s是复变量;停止作用零矢量后,PWM整流器又回到不控整流状态,在零矢量停止作用后,软件锁相环(110)通过公式(7)获得虚拟磁链矢量的相位,在此期间,认为虚拟磁链的大小不变,则有:θψ=θ1+ω01(t-t1...
【专利技术属性】
技术研发人员:李洁,赵兢,任海鹏,
申请(专利权)人:西安理工大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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