一种无电流传感器的三相Vienna整流器制造技术

一种无电流传感器的三相Vienna整流器，包括Vienna整流电路、单闭环控制、中点电位平衡控制和SVPWM脉宽调制四个部分。采用这种无电流传感器的三相Vienna整流器，能够降低Vienna整流器的生产成本，提高整个控制系统的工作效率，加入平衡因子的SVPWM具有良好的中点电位平衡控制能力，省去电流内环，使控制系统具有高效性，同时算法实现简单，具有工程实用价值。

A three-phase Vienna rectifier without current sensor

A three-phase Vienna rectifier without current sensors consists of four parts, Vienna rectifier circuit, single closed loop control, neutral point potential balance control and SVPWM pulse width modulation. The three-phase Vienna rectifier without current sensor, Vienna rectifier can reduce production cost, improve the work efficiency of the whole control system, adding the balance factor SVPWM has a neutral point potential balancing control ability, eliminating the current inner loop, so that the control system has high efficiency, and the algorithm is simple and practical.

【技术实现步骤摘要】
一种无电流传感器的三相Vienna整流器
本专利技术涉及一种三相Vienna整流器，尤其涉及一种无电流传感器的三相Vienna整流器。
技术介绍
传统无电流传感器控制策略是一种间接电流控制算法，采用电流重构技术来获得网侧三相电流信息，以实现无电流传感器控制策略。该算法虽节约成本，但是需要重构网侧电流，从而降低电流内环的控制准确性；其与传统电压电流双闭环控制策略类似，采用双闭环控制，电流波形受电流内环控制参数影响较大，并且控制算法较复杂。三相Vienna整流器，因其开关数目少电路结构简单、无输出电压桥臂直通、无需设置开关死区、输入电流谐波含量低、可实现输入单位功率因数校正等优点，受到各国学者的广泛关注。随着Vienna整流器应用场合的多样化，对其静、动态性能的要求也越来越高，由于该整流器是一个非线性系统，采用常规的双闭环PI控制算法难以达到理想的控制效果。Vienna整流器与传统三电平整流器的性能类似，用以解决传统三电平整器中点电位平衡问题的控制算法，可以应用在Vienna整流器中。模糊控制算法，该算法虽不易受控制系统影响，便于移植，但设计控制规则较为烦琐，不易实现编程，在整流器研究中应用较少，而目前主要采用PI控制器。
技术实现思路
为了克服Vienna整流器的生产成本，整个控制系统的工作效率低的难题，本专利技术提出一种无电流传感器的三相Vienna整流器。本专利技术采用SVPWM提高电压利用率，降低开关工作频率和关开损耗，同时SVPWM控制具有更好的动态性能，另外利用PI控制器输出的平衡因子控制冗余矢量对的作用时间，实现中点电位平衡。无电流传感器的三相Vienna整流器包括：Vienna整流电路、单闭环控制、中点电位平衡控制和SVPWM脉宽调制四个部分。所述Vienna整流电路是电流驱动型功率因数校正整流器，开关管两端的电压由开关管自身状态和输入电流方向共同决定。所述单闭环控制是基于无电流传感器的单闭环控制策略，该算法利用直流侧电压与参考给定电压的误差，计算调制波定向。所述中点电位平衡控制利用PI控制器输出的平衡因子控制冗余矢量对的作用时间，实现中点电位平衡。所述SVPWM脉宽调制时加入平衡因子准确控制中点电位平衡的SVPWM调制。本专利技术的有益效果是：降低Vienna整流器的生产成本，提高整个控制系统的工作效率，加入平衡因子的SVPWM具有良好的中点电位平衡控制能力，省去电流内环，使控制系统具有高效性。附图说明图1三相Vienna整流器主电路。图2单闭环控制算法原理框图。具体实施方式图1中，ua、ub和uc为三相输入电源；ia、ib和ic为三相输入电流；ip、in为输出直流母线正向和负向电流；L1、L2和L3为三相滤波电感，其值为L；Cp、Cn为直流侧上下电容，其值为C；vCp、vCn分别为上下直流电容的电压；RL为输出电阻负载；Sa,b,c为三相开关函数，每个双向开关由1个主控开关器件和4个二极管组成，结构如图1左半部所示；每只桥臂上存在上下两只快速恢复二极管(a相：VDap、VDan)。Vienna整流器是电流驱动型功率因数校正整流器，开关管两端的电压由开关管自身状态和输入电流方向共同决定。以a相为例，输入电流为正，开关开通，开关管被钳位在直流正极，此时开关两端电压Vap为vCp(Vdc/2)；若输入电流为负，开关开通，开关管被钳位在直流负极，此时开关两端电压Van为vCn(-Vdc/2)；开关管关断，无论电流正负，开关管被钳位在直流中点N。图2中，算法利用直流侧电压与参考给定电压的误差，将误差信号作为PI控制器的输入量，PI控制器的输出作为电源电压与功率开关端电压的相角差，它被用于调制波定向。由于调制波的幅值Mα在一个开关工作周期内变化很小，能量传递的过程主要依靠相角Mθ来进行控制，另外对幅值的合理控制是Vienna整流器工作在单位功率因数下的重要条件，同时也是获得高质量正弦电流波形的关键因素。整个电压外环传递函数是一个三阶系统，通过合理设计PI调节器使系统获得充裕的相角裕度和增益裕度，按照额定参数计算，在最佳阻尼比下，系统电压外环的PI调节器的参数设计分别为kP≈14.5，kI≈187。通过上面的PI调节器对电位差进行控制，即使在负载不平衡的情况下，中点电位也能够得到有效的平衡控制。为消除谐波和减小开关管通断损耗，采用七段对称矢量合成模式的SVPWM调制，即每次矢量变化一次，开关管动作一次，采用从正小冗余矢量或负冗余矢量开始，开关管依次的开关顺序为V3+(1,0,0)—V2(1,0,-1)—V4(1,-1,-1)—V3-(0,-1,-1)—V4(1,-1,-1)—V2(1,0,-1)—V3+(1,0,0)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无电流传感器的三相Vienna整流器，其特征在于：Vienna整流电路、单闭环控制、中点电位平衡控制和SVPWM脉宽调制四个部分。

【技术特征摘要】
1.一种无电流传感器的三相Vienna整流器，其特征在于：Vienna整流电路、单闭环控制、中点电位平衡控制和SVPWM脉宽调制四个部分。2.根据权利要求1所述的一种无电流传感器的三相Vienna整流器，其特征在于所述Vienna整流电路是电流驱动型功率因数校正整流器。3.根据权利要求1所述的一种无电流传感器的三相Vienna整流器，其特征在于所述单闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓波，
申请(专利权)人：李晓波，
类型：发明
国别省市：辽宁,21