一种基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法技术

本发明专利技术提出了一种基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法，包括括对电网电压矢量进行CLARK变换、计算电流环输出的指令电压矢量、计算电网电压矢量与指令电压矢量的差值、当差值超过设定的阀值时，立即执行保护程序，封锁IGBT，否则正常输出指令电压矢量。本发明专利技术所述的基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法，可以有效避免由于软件调试、外部干扰、接线错误的情况下损坏三相PWM整流器的IGBT，相比过流保护更加快速、可靠。

A boundary protection method for three-phase PWM rectifier based on SVPWM

The invention provides a three-phase PWM rectifier boundary protection method based on SVPWM algorithm, including the grid voltage vector by CLARK transformation, the calculation of current loop output voltage vector, instruction difference, calculating the grid voltage vector and the command voltage vector when the difference exceeds the set threshold, the immediate implementation of protection program, blocked IGBT otherwise the normal output voltage vector. The three-phase PWM rectifier boundary protection method based on SVPWM algorithm, can effectively avoid the software debugging, external interference, error connection damage under the condition of three-phase PWM rectifier IGBT, compared to more rapid and reliable overcurrent protection.

【技术实现步骤摘要】
一种基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法
本专利技术涉及电子
，特别涉及一种基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法。
技术介绍
SVPWM是空间矢量脉宽调制(SpaceVectorPulseWidthModulation)的简称。SVPWM的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。SVPWM的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆并由两者的比较结果来决定开关状态，从而形成PWM波形。该控制方法动态性好，具有直流电压利用率高、谐波小、有效的利用输入电压，并且能减少谐波损耗，且易于微处理器的数字方式实现等优点。三相PWM整流器一般采用三相IGBT桥臂通过电感连接到电网的拓扑结构。对于此类PWM整流器，功率越大网侧电感会越小，例如一个200kW的PWM整流器，其网侧电感一般小于1mH，其对应50Hz的阻抗也非常小，一旦整流变换器由于某种原因输出错误的电压，例如测量和检测信号受到干扰导致的变换器计算出输出错误，会导致电感两端电压偏差非常大，从而导致严重过流或短路情况。极端情况下整流器可能会输出相反的电压而导致IGBT瞬间炸毁。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法，其能有效避免由于软件调试、外部干扰、接线错误的情况下损坏三相PWM整流器的IGBT，相比过流保护更加快速、可靠。本专利技术的解决方案是这样实现的：一种基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法，包括以下步骤：S1、对电网电压矢量进行CLARK变换，将电网电压矢量变换到两相静止坐标系，假设变换后的电压矢量为S2、计算电流环输出的指令电压矢量，通过控制程序电流环计算出控制电压矢量作为SVPWM模块输入，假设PWM整流器的电流环输出的指令电压矢量为S3、计算电网电压矢量与指令电压矢量的差值，并计算Δvαβ的幅值|Δvαβ|；S4、当|Δvαβ|超过时，立即执行保护程序，封锁IGBT，否则正常输出指令电压矢量；其中，Lf为网侧电感、为最大保护电流矢量，ω为电网角频率。本专利技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述最大保护电流矢量为网侧额定电流最大值的两倍。本专利技术的另一技术方案在于在上述基础之上，当PWM整流器在稳态情况下，电流为50Hz的正弦波，电流的峰值为本专利技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述三相PWM整流器包括IGBT桥臂，设置在三相线上的网侧电感L1和输入主接触器KM1，与所述输入主接触器KM1并联的预充电接触器KM2，与直流母线两端相连的直流母线电容C1。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术所述的基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法，该方法在控制软件将输出的电压指令给SVPWM模块之前与电网电压进行比较，判断指令电压矢量与电网电压矢量之间差值是否超过设定边界，一旦发现电压偏差超出边界，则立即执行保护程序，封锁IGBT，后退出运行状态。本专利技术所述的基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法，可以有效避免由于软件调试、外部干扰、接线错误的情况下损坏三相PWM整流器的IGBT，相比过流保护更加快速、可靠，具有非常重要的实用价值。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术一种实施方式中基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法的流程图；图2为图1中所示边界保护方法中三相PWM整流器的原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本专利技术实施例如下，如图1和图2所示，一种基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法，包括以下步骤：S1、对电网电压矢量进行CLARK变换，将电网电压矢量变换到两相静止坐标系，假设变换后的电压矢量为S2、计算电流环输出的指令电压矢量，通过控制程序电流环计算出控制电压矢量作为SVPWM模块输入，假设PWM整流器的电流环输出的指令电压矢量为S3、计算电网电压矢量与指令电压矢量的差值，并计算Δvαβ的幅值|Δvαβ|；S4、当|Δvαβ|超过时，立即执行保护程序，封锁IGBT，否则正常输出指令电压矢量；其中，Lf为网侧电感、为最大保护电流矢量，ω为电网角频率。根据IGBT的承受能力，最大保护电流定可以设定为额定电流最大值的两倍。在PWM整流器在稳态情况下，电流为50Hz的正弦波，且电流峰值为有对于一个开关周期内。根据由于采用SVPWM时，VbusΔt-ΔvαβTs-LfΔi。变换形式的：当Δvαβ限制在一定范围内时，此电流为一个开关周期内最大电流变化。两边求模可得：因此限制最大压差，实际上也限制了一个开关周期内最大电流变化。需要说明的是，对电网电压矢量进行CLARK变换，为已知的变换方法，其将相隔120o的三相对称的交流供电，变换成两相想间隔90o的交流供电。具体变换过程不再赘述。另外，在所述步骤S4，执行的保护程序可以为现有的程序，只需将IGBT进行封锁即可，在这也不详细介绍。在上述实施例的基础上，本专利技术另一实施例中，如图2所示，所述三相PWM整流器可以包括IGBT桥臂；设置在三相线上的网侧电感L1和输入主接触器KM1，所述网侧电感L1，配合IGBT用于PWM整流电流控制；与所述输入主接触器KM1并联的预充电接触器KM2，与预充电接触器KM2各相串联的预充电限流电阻HR1,HR2,HR3；与直流母线两端相连的直流母线电容C1，用于母线电压支撑。具体地，例如，整流器网侧电感为1mH,网侧额定电压有效值380V,整流器网侧额定电流峰值为100A，最大保护电流限值为200A，电网电压频率为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对电网电压矢量进行CLARK变换，将电网电压矢量变换到两相静止坐标系，假设变换后的电压矢量为

【技术特征摘要】
1.一种基于SVPWM的三相PWM整流器算法边界保护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对电网电压矢量进行CLARK变换，将电网电压矢量变换到两相静止坐标系，假设变换后的电压矢量为S2、计算电流环输出的指令电压矢量，通过控制程序电流环计算出控制电压矢量作为SVPWM模块输入，假设PWM整流器的电流环输出的指令电压矢量为S3、计算电网电压矢量与指令电压矢量的差值，并计算Δvαβ的幅值|Δvαβ|；S4、当|Δvαβ|超过时，立即执行保护程序，封锁IGBT，否则正常输出指令电压矢量；其中，Lf为网侧电感、为最大保护电流矢量，ω为电网角频率。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铁军，金维宇，夏小华，鲁纯，
申请(专利权)人：湖南利能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43