本发明专利技术公开了一种电压不对称时PWM整流器输入输出功率补偿控制方法。本发明专利技术的技术方案要点为：一种电压不对称时PWM整流器输入输出功率补偿控制方法，将系统输出有功功率和输入无功功率实际值取反后分别经过带通滤波器，再经过PI控制器并通过二倍频补偿电压计算分别得到输出有功功率和输入无功功率二倍频补偿项，将矢量控制得到的电压参考值分别与二倍频电压补偿项相加，以电网电压位置角为变换角进行反Park变换，得到两相静止坐标系下的参考电压，该电压信号经过空间矢量脉宽调制后，产生控制功率器件的开关信号。本发明专利技术能够对PWM整流器的输入无功功率和输出有功功率脉动进行直接补偿，实现系统的单位功率因数运行和直流母线电压的稳定控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电压不对称时PWM整流器输入输出功率补偿控制方法，属于电力电子功率变换 装置控制领域，特别是一种电压不对称时PWM整流器输入输出功率补偿控制方法。
技术介绍
在电网电压不对称故障引起电网三相电压不平衡时，基于电压三相平衡条件设计的PWM整流器输入无功功率将出现二倍频谐波，不能实现单位功率因数运行；输出有功功率将出现二倍频谐波，导致直流母线电压产生二倍频波动。针对电网电压不对称故障下三相PWM整流器的控制，有学者提出建立两个分别实施在正、反转同步旋转坐标系中的电流控制器对正、负序电流进行独立控制的正、负序双电流环控制策略。有学者提出由功率桥输入侧功率求取正、负序电流的方法，此方法可以获得较为稳定的输出功率，抑制直流母线电压波动。以上方法中，控制器均需要实施在同步旋转坐标系，并需要对正、负序分量进行分解。为了提高三相PWM整流器的响应速度，可在电流环外对正、负序电流参考值进行计算，有学者根据计算得到的正、负序电流给定值，在两相静止坐标系中采用比例-谐振控制器对正、负序电流统一进行调节。此方法虽然避免了电流内环中的正、负序计算，但是为了计算正、负序电流给定值，必须对系统中各分量进行正、负序分解，增加了控制方案的运算量。另外，该方法不能实现系统的单位功率因数运行。因此，有必要设计一种电压不对称时PWM整流器输入输出功率补偿控制方法，使得系统能够实现单位功率因数运行，同时，不需要正、负序分解又可以对PWM整流器的输出功率脉动进行直接补偿，保持恒定的直流母线电压，有效提高电网电压不对称故障条件下整流器的输入输出品质。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种电压不对称时PWM整流器输入输出功率补偿控制方法，该方法不需要正、负序分解计算，并通过对PWM整流器的输入输出功率脉动进行直接补偿，实现系统单位功率因数运行和稳定的直流母线电压，保证系统输入输出品质。本专利技术的技术方案为一种电压不对称时PWM整流器输入输出功率补偿控制方法，其特征在于包括以下步骤(I)、检测三相电网电压，三相输入电流和直流侧电压，并通过锁相环检测电网电压旋转角速度和位置角；(2)、将检测到的三相电网电压和三相输入电流经3/2变换模块得到两相静止坐标下的电网电压和输入电流；(3)、将两相静止坐标下的电网电压和输入电流以电网电压位置角进行Park变换，得到同步旋转坐标下d、q轴电网电压和输入电流；(4)、根据上一时刻输出电压以及两相旋转坐标下的电网电压和输入电流计算系统输入无功功率和输出有功功率；(5)、将步骤(4)得到的系统输出有功功率和输入无功功率实际值取反并分别经过带通滤波器I、带通滤波器2得到系统输出有功功率和输入无功功率二倍频分量实际值的相反值，再经过PI控制器I、PI控制器2并通过二倍频补偿电压计算分别得到输出有功功率和输入无功功率二倍频补偿项，其中带通滤波器的角速度设置为二倍电网电压同步旋转角速度；￠)、将直流侧电压给定值与步骤(I)得到的直流侧电压实际值的差经过PI控制器3后，计算得到旋转坐标系下d轴电流的给定值；(7)、将步骤(6)中计算得到的旋转坐标系下d轴电流的给定值与步骤(3)所计算得到的旋转坐标系下的d轴电流相减，然后经过PI控制器4计算得到旋转坐标系下d轴输出电压值，设q轴电流给定值为O，其与步骤(3)所计算得到的q轴电流相减，然后经过PI控制器5计算得到旋转坐标系下q轴输出电压值，将d、q轴输出电压值经过解耦补偿计算得到旋转坐标系下d、q轴电压参考值；(8)、将旋转坐标系下d、q轴电压参考值经过补偿电压计算，再分别与步骤(5)得到的二倍频补偿项相加，以电网电压位置角为变换角进行反Park变换，得到两相静止坐标系下的电压，该电压信号经过空间矢量脉宽调制后，产生控制功率器件的开关信号。作为进一步的实施方式，步骤(5)中所述带通滤波器的角速度设置为二倍电·网电压同步旋转角速度2 ，其频域表达式为 本专利技术控制方法在电网电压不对称故障情况下，不需要对系统中的正、负序分量进行计算和分解，能够对PWM整流器的输入无功功率和输出有功功率脉动进行直接补偿，实现系统的单位功率因数运行和直流母线电压的稳定控制，保证了系统的输入输出品质。算法简单，容易实现。附图说明图I为三相电压型PWM整流器主电路结构图；图2为电网电压不对称故障下系统变量在不同坐标系中的关系图；图3本专利技术控制系统的结构原理图；图4为矢量控制下的输入输出功率波形图；图5为本专利技术控制下的输入输出功率波形图；图6为矢量控制下的直流母线电压波形图；图7为本专利技术控制下的直流母线电压波形图。具体实施方法 下面结合附图对本专利技术做进一步说明。三相电压型PWM变换器主电路结构如图I所示，图I中，Λ、0和弋、仏分别为电网输入功率和整流器输出功率，《a、《b、《。为交流侧三相电压源，ia、ib、i。为三相交流侧输入电流，IVtVK为功率桥输入侧三相电压，"d。为直流侧电压，O为电网中点，Z和7 分别为进线电感及其等效电阻，C为直流母线电容。在理想情况下，可认为电网输入功率等于整流器输出功率与进线电感及等效电阻上消耗的功率之和，而整流器输出功率等于直流侧与负载功率之和。在电网三相电压平衡且稳定情况下，可得PWM整流器在同步旋转坐标系下的数学模型 dL W11 +￡— + ' + 播JLi4(I)式中uA、uq分别为电网电压的d、q轴分量,id、iq分别为交流侧电流的d、q轴分量，Fd>Kq分别为功率桥交流侧输入电压的d、q轴分量，Wg为电网电压旋转角速度。同步旋转坐标系下系统输出有功功率和输入无功功率方程为权利要求1.一种 电压不对称时PWM整流器输入输出功率补偿控制方法，其特征在于包括以下步骤(I)、检测三相电网电压，三相输入电流和直流侧电压，并通过锁相环检测电网电压旋转角速度和位置角；(2)、将检测到的三相电网电压和三相输入电流经3/2变换模块得到两相静止坐标下的电网电压和输入电流；(3)、将两相静止坐标下的电网电压和输入电流以电网电压位置角进行Park变换，得到同步旋转坐标下d、q轴电网电压和输入电流；(4)、根据上一时刻输出电压以及两相旋转坐标下的电网电压和输入电流计算系统输入无功功率和输出有功功率；(5)、将步骤(4)得到的系统输出有功功率和输入无功功率实际值取反后分别经过带通滤波器(I)、带通滤波器(2)得到系统输出有功功率和输入无功功率二倍频分量实际值的相反值，再经过PI控制器(I)、PI控制器(2)并通过二倍频补偿电压计算分别得到输出有功功率和输入无功功率二倍频补偿项，其中带通滤波器的角速度设置为二倍电网电压同步旋转角速度“6)、将直流侧电压给定值与步骤(I)得到的直流侧电压实际值的差经过PI控制器(3)后，计算得到旋转坐标系下d轴电流的给定值；(7)、将步骤(6)中计算得到的旋转坐标系下d轴电流的给定值与步骤(3)所计算得到的旋转坐标系下的d轴电流相减，然后经过PI控制器(4)计算得到旋转坐标系下d轴输出电压值，设q轴电流给定值为O，其与步骤(3)所计算得到的q轴电流相减，然后经过PI控制器(5)计算得到旋转坐标系下q轴输出电压值，将d、q轴输出电压值经过解耦补偿计算得到旋转坐标系下d、q轴电压参考值；(8)、将旋转坐标系下d、q本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电压不对称时PWM整流器输入输出功率补偿控制方法，其特征在于包括以下步骤：(l)、检测三相电网电压，三相输入电流和直流侧电压，并通过锁相环检测电网电压旋转角速度和位置角；(2)、将检测到的三相电网电压和三相输入电流经3/2变换模块得到两相静止坐标下的电网电压和输入电流；(3)、将两相静止坐标下的电网电压和输入电流以电网电压位置角进行Park变换，得到同步旋转坐标下d、q轴电网电压和输入电流；(4)、根据上一时刻输出电压以及两相旋转坐标下的电网电压和输入电流计算系统输入无功功率和输出有功功率；(5)、将步骤(4)得到的系统输出有功功率和输入无功功率实际值取反后分别经过带通滤波器(1)、带通滤波器(2)得到系统输出有功功率和输入无功功率二倍频分量实际值的相反值，再经过PI控制器(1)、PI控制器(2)并通过二倍频补偿电压计算分别得到输出有功功率和输入无功功率二倍频补偿项，其中带通滤波器的角速度设置为二倍电网电压同步旋转角速度；(6)、将直流侧电压给定值与步骤(1)得到的直流侧电压实际值的差经过PI控制器(3)后，计算得到旋转坐标系下d轴电流的给定值；(7)、将步骤(6)中计算得到的旋转坐标系下d轴电流的给定值与步骤(3)所计算得到的旋转坐标系下的d轴电流相减，然后经过PI控制器(4)计算得到旋转坐标系下d轴输出电压值，设q轴电流给定值为0，其与步骤(3)所计算得到的q轴电流相减，然后经过PI控制器(5)计算得到旋转坐标系下q轴输出电压值，将d、q轴输出电压值经过解耦补偿计算得到旋转坐标系下d、q轴电压参考值；(8)、将旋转坐标系下d、q轴电压参考值经过补偿电压计算，再分别与步骤(5)得到的二倍频补偿项相加，以电网电压位置角为变换角进行反Park变换，得到两相静止坐标系下的电压，该电压信号经过空间矢量脉宽调制后，产生控制功率器件的开关信号。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，施艳艳，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。