电压型PWM整流器的控制方法、装置及电压型PWM整流器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力电子技术和非线性控制应用领域，公开了一种电压型PWM整流器的控制方法、装置及电压型PWM整流器，通过获取整流器交流侧的三相线电压、三相电流和直流输出电压，获取三相电流在dq轴的期望电流i*d、i*q和期望直流电压u*DC，根据基于EL方程模型建立的整流控制器，在电网不平衡情况下，对所述整流器进行控制。使得只需电压、电流的实时值，就可消除或抑制整流器输入电流中的所有谐波，结构简单、性能提升明显。

【技术实现步骤摘要】
电压型PWM整流器的控制方法、装置及电压型PWM整流器
本专利技术涉及电力电子技术和非线性控制应用领域，尤其涉及一种电压型PWM整流器的控制方法、装置及电压型PWM整流器。
技术介绍
电压型PWM整流器具有网侧电流正弦化、单位功率因数、能量双向流动及恒定直流电压控制的优点，在工业中获得了广泛的应用。电压型PWM整流器优点的获得一般是在假设电网平衡的前提下，利用各种线性控制策略和非线性控制策略实现的。实际应用中，电压型PWM整流器工作于不平衡状态，尤其是电网电压不平衡，导致交流负序电流以及负序电压的存在，使交流电流中将出现奇次谐波、直流电压中将出现偶次谐波，对整流器的性能产生不良影响。由于整流器无论工作于电网平衡还是不平衡状态，为了提高整流器的性能，现有技术中，提出了多种解决方案。例如：一、在两相静止αβ坐标系中电流环采用内模控制器的整流器不平衡控制策略，不仅实现了正负序电流的无差跟踪控制，而且可使系统获得了强鲁棒性。二、在正和负的旋转同步坐标系中采用双电流调节器可避免为提取正和负序分量的全带滤波器，在电流调节器中采用谐振-增益通路可减少稳态误差。三、通过电压、电流和功率的关系,得到了正负序dq坐标系下的电流控制指令,采用PI调节器进行控制。现有技术中的控制策略从不同的角度研究了整流器电流控制问题，对于采用线性控制器(如PI、比例谐振控制器、广义积分器)控制具有非线性性质的整流器，导致整流器控制结构复杂、性能不佳。对于非线性控制器(如自抗扰、滑模变结构)控制算法复杂、导致计算延时；对于功率控制，当使用线性控制器时同样存在上述问题，当使用功率表时，存在开关频率不确定，给交流滤波电抗器设计带来困难。针对现行整流器电流控制存在的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种电压型PWM整流器的控制方法、装置及电压型PWM整流器，解决现有技术中整流器控制结构复杂、性能不佳、输入电流中出现谐波的技术问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种电压型PWM整流器的控制方法，包括：获取整流器交流侧的三相线电压uab、ubc、uca、三相电流ia、ib、ic和直流输出电压uDC；获取三相电流在dq轴的期望电流i*d、i*q和期望直流电压u*DC；根据基于EL方程模型建立的整流控制器，在电网不平衡情况下，对所述整流器进行控制，其中，所述整流器的模型为两相同步旋转坐标系下的数学模型，所述整流控制器为基于EL方程模型的无源控制器，所述整流控制器的输入为uab、ubc、uca、ia、ib、ic、i*d，所述整流控制器的输出为三相静止坐标系下的开关函数Sa、Sb、Sc。一种电压型PWM整流器的控制装置，包括：第一获取模块，用于获取整流器交流侧的三相线电压uab、ubc、uca、三相电流ia、ib、ic和直流输出电压uDC；第二获取模块，用于获取三相电流在dq轴的期望电流i*d、i*q和期望直流电压u*DC；控制模块，用于根据基于EL方程模型建立的整流控制器，在电网不平衡情况下，对所述整流器进行控制，其中，所述整流器的模型为两相同步旋转坐标系下的数学模型，所述整流控制器为基于EL方程模型的无源控制器，所述整流控制器的输入为uab、ubc、uca、ia、ib、ic、i*d，所述整流控制器的输出为三相静止坐标系下的开关函数Sa、Sb、Sc。一种电压型PWM整流器，包括整流器和整流控制器，其中，所述整流控制器，用于获取整流器交流侧的三相线电压uab、ubc、uca、三相电流ia、ib、ic和直流输出电压uDC；获取三相电流在dq轴的期望电流i*d、i*q和期望直流电压u*DC；根据基于EL方程模型建立的整流控制器，在电网不平衡情况下，对所述整流器进行控制，其中，所述整流器的模型为两相同步旋转坐标系下的数学模型，所述整流控制器为基于EL方程模型的无源控制器，所述整流控制器的输入为uab、ubc、uca、ia、ib、ic、i*d，所述整流控制器的输出为三相静止坐标系下的开关函数Sa、Sb、Sc。通过本专利技术提供的一种电压型PWM整流器的控制方法、装置及电压型PWM整流器，通过获取整流器交流侧的三相线电压、三相电流和直流输出电压，获取三相电流在dq轴的期望电流i*d、i*q和期望直流电压u*DC，根据基于EL方程模型建立的整流控制器，在电网不平衡情况下，对所述整流器进行控制。使得只需电压、电流的实时值，就可消除或抑制整流器输入电流中的所有谐波，结构简单、性能提升明显。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的电压型PWM整流器主电路结构图；图2为本专利技术实施例提供的一种电压型PWM整流器的控制方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的整流控制器的建立流程图；图4为本专利技术实施例提供的一种电压型PWM整流器的控制装置的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种电压型PWM整流器的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1为本专利技术实施例中提供电压型PWM整流器主电路结构图，在假设网侧滤波器参数相同、开关器件无损失的情况下三相电压型PWM整流器主电路如图1所示。在电网不平衡时，三相相电压ua+ub+uc≠0；电流满足ia+ib+ic＝0；Sa+Sb+Sc≠0(Sa、Sb、Sc为每相桥臂的驱动开关函数，Si＝1表示上桥臂导通，下桥臂关断；Si＝0表示上桥臂关断，下桥臂导通；i＝a,b,c)。由图1可得线电压、线开关量、交流电流及直流电压为变量的整流器数学模型，如下：Sab、Sbc、Sca为线开关函数，Sab＝Sa-Sb、Sbc＝Sb-Sc、Sca＝Sc-Sa，uab、ubc、uca为电网线电压，三相电流为ia、ib、ic，uDC为直流输出电压。基于图1所示的应用场景，以对驱动开关函数的控制为例，介绍本专利技术实施例中提供的一种电压型PWM整流器的控制方法，如图2所示，该方法包括如下步骤：步骤201、获取整流器交流侧的三相线电压、三相电流和直流输出电压；其中，可以利用电压传感器获取整流器交流侧的三相线电压uab、ubc、uca和直流输出电压uDC，利用电流传感器获取三相电流ia、ib、ic；步骤202、获取三相电流在两相同步旋转坐标系下的期望电流和期望直流电压；其中，i*d、i*q为两相同步旋转坐标系下的期望电流，直流电压等于给定电压期望的要求为i*d＝Im(为稳态运行时平衡交流相电流的幅值)、i*q＝0、u*DC为恒定值。u*DC要满足负载要求和(Um为电网平衡交流相电压的幅值)确定。根据交直流侧功率平衡(忽略开关损失)，Im的计算式为u*DC期望的直流输出电压，R为滤波器电阻，RL为等效直流负载，uld为两相同步旋转坐标系下的线电压。步骤203、根据基于EL方程模型建立的整流控制器，在电网不平衡情况下，对所述整流器进行控制。其中，所述整流器的模型为两相同步旋转坐标系下的数学模型，所述整流控制器为基于EL方程模型的无源控制器，所述整流控制器的输入为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压型PWM整流器的控制方法，其特征在于，包括：获取整流器交流侧的三相线电压uab、ubc、uca、三相电流ia、ib、ic和直流输出电压uDC；获取三相电流在dq轴的期望电流i*d、i*q和期望直流电压u*DC；根据基于EL方程模型建立的整流控制器，在电网不平衡情况下，对所述整流器进行控制，其中，所述整流器的模型为两相同步旋转坐标系下的数学模型，所述整流控制器为基于EL方程模型的无源控制器，所述整流控制器的输入为uab、ubc、uca、ia、ib、ic、i*d，所述整流控制器的输出为三相静止坐标系下的开关函数Sa、Sb、Sc。

【技术特征摘要】
1.一种电压型PWM整流器的控制方法，其特征在于，包括：获取整流器交流侧的三相线电压uab、ubc、uca、三相电流ia、ib、ic和直流输出电压uDC；获取三相电流在dq轴的期望电流i*d、i*q和期望直流电压u*DC；根据基于EL方程模型建立的整流控制器，在电网不平衡情况下，对所述整流器进行控制，其中，所述整流器的模型为两相同步旋转坐标系下的数学模型，所述整流控制器为基于EL方程模型的无源控制器，所述整流控制器的输入为uab、ubc、uca、ia、ib、ic、i*d，所述整流控制器的输出为三相静止坐标系下的开关函数Sa、Sb、Sc；所述根据EL方程模型和所述整流器在两相同步旋转坐标系下的数学模型建立所述整流控制器，包括：将所述整流器在两相同步旋转坐标系下的数学模型变换为EL方程模型；向EL方程模型中注入阻尼，以获取所述整流控制器的控制律；根据所述整流控制器的控制律，建立整流控制器，所述整流控制器的输出Sa＝(1/3)*(Sab-Sca+△S)、Sb＝(1/3)*(Sbc-Sab+△S)、Sc＝(1/3)*(Sca-Sbc+△S)，△S＝Sa+Sb+Sc，其中，Sab＝Sldsin(ωt+30°)+Slqcos(ωt+30°)，Sbc＝Sldsin(ωt-90°)+Slqcos(ωt-90°)，Sca＝Sldsin(ωt+150°)+Slqcos(ωt+150°)，ra1、ra2为注入的阻尼，为id的期望值；所述L为电感，所述R是滤波器的电阻，所述ω为角频率，所述t为时间；所述根据基于EL方程模型建立的整流控制器，包括：对所述整流器交流侧的三相线电流ia、ib、ic进行Park变换，以获得两相同步旋转坐标系下的交流侧电流id、iq；对所述整流器在三相静止坐标系下的线开关函数Sab、Sbc、Sca和三相线电压uab、ubc、uca进行Park变换，以获得两相同步旋转坐标系下的开关函数Sld、Slq和交流侧电压uld、ulq；将id、iq、uld、ulq、Sld、Slq代入所述整流器在三相静止坐标系下的数学模型，以获得所述整流器在两相同步旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：王久和，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11