Vienna整流器共模电压与电流畸变抑制方法、调制器及系统技术方案

本公开提供了一种Vienna整流器共模电压与电流畸变抑制方法、调制器及系统，通过建立双层矢量选择调制策略，在第一层矢量选择中，去除共模电压幅值较高的基本矢量，根据电流参考矢量和电压参考矢量所在扇区与两者之间的超前滞后关系，选择合适的基本矢量，来合成参考电压矢量，通过求解伏秒平衡方程得到各个基本矢量的作用时间，并设计对称式开关序列；在第二层矢量选择中，修正产生电流畸变的矢量，得到修正开关序列，并通过求解伏秒平衡方程得到修正后各个基本矢量作用时间。该双层矢量选择调制策略可以有效抑制Vienna整流器共模电压和电流畸变。

【技术实现步骤摘要】
Vienna整流器共模电压与电流畸变抑制方法、调制器及系统
本公开涉及一种Vienna整流器共模电压与电流畸变抑制方法、调制器及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。近年来，Vienna整流器在风力发电系统、功率因数校正系统等领域获得广泛应用。Vienna整流器拓扑由使用双向开关的拓扑结构衍生而来，最早由奥地利学者J.W.Kolar于1996年提出。与传统两电平整流器相比，Vienna整流器具有总谐波畸变率(TotalHarmonicDistortion，THD)低、功率器件电压应力低、滤波器体积小、转换效率高等优势。共模电压是由变换器中功率器件的开关动作产生。传统三电平空间矢量调制(SpaceVectorModulation，SVM)方法采用全部基本矢量合成参考电压矢量，进而产生幅值和频率很高的共模电压。共模电压对系统会造成严重的危害，增加了系统的电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)。共模电压产生的共模电流对电机的绝缘造成损害，导致电机的轴承电流过大，进而造成电机轴承损坏。在光伏发电系统，产生共模漏电流，造成严重的电磁干扰，甚至威胁人身安全。因此，共模电压的抑制成为一个必须考虑的关键问题。目前抑制共模电压的方法包括：基于硬件的方法和基于软件的方法。(1)基于硬件的方法包括采用无源滤波器或改进电路拓扑结构等，然而，基于硬件的方法会增加整个系统的成本。(2)基于软件的方法包括改进调制方法和预测控制方法。Vienna整流器的电流畸变是由Vienna整流器输入侧三相中的某相电压和电流极性相反时，开关器件特定动作产生的，会将大量的谐波引入系统。电流谐波会对系统造成严重的危害，可能使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，严重降低了电能的生产、传输和利用的效率。此外，谐波还可能会引起系统局部谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。因此，对于Vienna整流器电流畸变的抑制也是一个必须考虑的关键问题。目前抑制Vienna整流器电流畸变的主要方法为基于软件的方法，即对调制方式的改进，避免在输入侧电流与电压极性相反时采用特定的开关状态。共模电压和电流畸变是共存于Vienna整流器系统中的重要问题。目前，大多数的研究在设计调制方式时，仅仅对于共模电压进行抑制，而并没有考虑到对电流畸变的抑制；在抑制电流畸变时也较少涉及到对共模电压的抑制。综上所述，亟需一种同时抑制Vienna整流器共模电压幅值和电流畸变的方法、调制器及系统。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种共模电压与电流畸变抑制方法、调制器及系统，本公开可以有效抑制Vienna整流器共模电压和电流畸变。根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：一种Vienna整流器共模电压与电流畸变抑制方法，包括以下步骤：根据参考电压矢量和电流矢量的相角，分别判断电压矢量和电流矢量所在扇区编号；根据产生共模电压的大小，去除待选基本矢量中产生共模电压大的小矢量；根据参考电压矢量根据参考电压矢量所在的扇区选取与一个大矢量、一个中矢量和一个零矢量，最后根据输入侧功率因数以及电流矢量和电压矢量所在扇区，选取合适的小矢量构成基本矢量；根据选取的基本矢量列写伏秒平衡方程，计算各个基本矢量的作用时间，建立七段式开关序列；根据是否会造成电流畸变，对相应开关周期中的七段式开关序列进行修正，最终得到五段式开关序列；根据修正后的开关序列生成相应PWM驱动信号，控制功率开关管的开通与关断。作为一种实施方式，在扇区判断过程中，设置参考电压矢量的相角为θV，扇区编号为SV：当θV∈[0,π/6)时，SV＝1；当θV∈[π/6,π/3)时，SV＝2；当θV∈[π/3,π/2)时，SV＝3；当θV∈[π/2,2π/3)时，SV＝4；当θV∈[2π/3,5π/6)时，SV＝5；当θV∈[5π/6,π)时，SV＝6；当θV∈[π,7π/6)时，SV＝7；当θV∈[7π/6,4π/3)时，SV＝8；当θV∈[4π/3,3π/2)时，SV＝9；当θV∈[3π/2,5π/3)时，SV＝10；当θV∈[5π/3,11π/6)时，SV＝11；当θV∈[11π/6,2π)时，SV＝12。设置参考电流矢量的相角为θI，扇区编号为SI：当θI∈[0,π/6)时，SI＝1；当θI∈[π/6,π/3)时，SI＝2；当θI∈[π/3,π/2)时，SI＝3；当θI∈[π/2,2π/3)时，SI＝4；当θI∈[2π/3,5π/6)时，SI＝5；当θI∈[5π/6,π)时，SI＝6；当θI∈[π,7π/6)时，SI＝7；当θI∈[7π/6,4π/3)时，SI＝8；当θI∈[4π/3,3π/2)时，SI＝9；当θI∈[3π/2,5π/3)时，SI＝10；当θI∈[5π/3,11π/6)时，SI＝11；当θI∈[11π/6,2π)时，SI＝12。作为进一步的限定，所述基本矢量选取的过程中，在全部基本矢量中去除共模电压幅值较大的小矢量，根据参考电压矢量所在的扇区选取一个大矢量、中第二矢量和一个零矢量，最后根据输入侧功率因数以及电流矢量和电压矢量所在扇区，选取合适的小量。作为更进一步的限定，所述基本矢量选取的过程中，在后续对于参考矢量的合成中不使用[ONN]、[NON]、[NNO]、[OPP]、[POP]、[PPO]这六个小矢量。作为进一步的限定，为保持Vienna整流器的输出电压的稳定性，保证各个矢量作用时满足伏秒平衡方程。作为进一步的限定，在进行基本矢量选取的过程中，将输入侧电流参数变换到d-q坐标系下。通过对d-q坐标电流的PI控制以保证三相电流的正弦性和对称性。作为进一步的限定，对于开关序列的修正过程，将大矢量中造成输入侧电压和输入侧电流符号相反的某一相的开关状态置为O，这时相应开关周期中的七段式开关序列被修正为五段式开关序列，根据修正后开关序列中的基本矢量列写修正后的伏秒平衡方程，求解得到各个基本矢量的作用时间。一种共模电压与电流畸变抑制调制器，适用于Vienna整流器，包括：扇区判断模块，被配置为根据参考电压矢量和电流矢量的相角，分别判断电压矢量和电流矢量所在扇区编号；基本矢量选择模块，被配置为根据不同小矢量产生的共模电压幅值大小的不同，去除产生共模电压幅值较大的小矢量，根据参考电压矢量所在的扇区选取与参考矢量距离最近的一个大矢量、一个中矢量和一个零矢量，最后根据输入侧功率因数以及电流矢量和电压矢量所在扇区，选取合适的小矢量；基本矢量作用时间计算模块，被配置为根据选取的基本矢量列写伏秒平衡方程，求解伏秒平衡方程得到各个基本矢量的作用时间；开关序列设计模块，被配置为根据电压矢量和电流矢量的相位关系，选择合适的开关序列；开关序列修正模块，被配置为根据电流矢量和电压矢量的相位关系，将合成电压矢量的大矢量中会产生电流畸变的某一相的开关状态置为O，修正开关序列；PWM驱动信号生成模块，被配置为根据开关序列生成相应PWM驱动信号，控制功率开关管的开通与关断。一种Vienna整流器共模电压与电流畸变共同抑制系统，包括上述调制器。与现有技术相比，本公开的有益效果为：(1)本公开的一种Vienna整流器共模电压与电流畸变共同抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Vienna整流器共模电压与电流畸变抑制方法，其特征是：包括以下步骤：根据参考电压矢量和电流矢量的相角，分别判断电压矢量和电流矢量所在扇区编号；根据小矢量产生共模电压的幅值大小，去除待选基本矢量中产生共模电压较大的小矢量；根据参考电压矢量根据参考电压矢量所在的扇区选取与一个大矢量、一个中矢量和一个零矢量，最后根据输入侧功率因数以及电流矢量和电压矢量所在扇区，选取合适的小矢量构成基本矢量；根据选取的基本矢量列写伏秒平衡方程，计算各个基本矢量的作用时间，建立七段式开关序列；根据是否会造成电流畸变，对相应开关周期中的七段式开关序列进行修正，最终得到五段式开关序列根据修正后的开关序列生成相应PWM驱动信号，控制功率开关管的开通与关断。

【技术特征摘要】
1.一种Vienna整流器共模电压与电流畸变抑制方法，其特征是：包括以下步骤：根据参考电压矢量和电流矢量的相角，分别判断电压矢量和电流矢量所在扇区编号；根据小矢量产生共模电压的幅值大小，去除待选基本矢量中产生共模电压较大的小矢量；根据参考电压矢量根据参考电压矢量所在的扇区选取与一个大矢量、一个中矢量和一个零矢量，最后根据输入侧功率因数以及电流矢量和电压矢量所在扇区，选取合适的小矢量构成基本矢量；根据选取的基本矢量列写伏秒平衡方程，计算各个基本矢量的作用时间，建立七段式开关序列；根据是否会造成电流畸变，对相应开关周期中的七段式开关序列进行修正，最终得到五段式开关序列根据修正后的开关序列生成相应PWM驱动信号，控制功率开关管的开通与关断。2.如权利要求1所述的一种共模电压与电流畸变抑制方法，其特征是：在扇区判断过程中，设置参考电压矢量的相角为θV，扇区编号为SV：当θV∈[0,π/6)时，SV＝1；当θV∈[π/6,π/3)时，SV＝2；当θV∈[π/3,π/2)时，SV＝3；当θV∈[π/2,2π/3)时，SV＝4；当θV∈[2π/3,5π/6)时，SV＝5；当θV∈[5π/6,π)时，SV＝6；当θV∈[π,7π/6)时，SV＝7；当θV∈[7π/6,4π/3)时，SV＝8；当θV∈[4π/3,3π/2)时，SV＝9；当θV∈[3π/2,5π/3)时，SV＝10；当θV∈[5π/3,11π/6)时，SV＝11；当θV∈[11π/6,2π)时，SV＝12。3.如权利要求2所述的一种共模电压与电流畸变抑制方法，其特征是：设置参考电流矢量的相角为θI，扇区编号为SI：当θI∈[0,π/6)时，SI＝1；当θI∈[π/6,π/3)时，SI＝2；当θI∈[π/3,π/2)时，SI＝3；当θI∈[π/2,2π/3)时，SI＝4；当θI∈[2π/3,5π/6)时，SI＝5；当θI∈[5π/6,π)时，SI＝6；当θI∈[π,7π/6)时，SI＝7；当θI∈[7π/6,4π/3)时，SI＝8；当θI∈[4π/3,3π/2)时，SI＝9；当θI∈[3π/2,5π/3)时，SI＝10；当θI∈[5π/3,11π/6)时，SI＝11；当θI∈[11π/6,2π)时，SI＝12。4.如权利要求1所述的一种共模电压与电流畸变抑制方法，其特征是：所述基本矢量选取的过程中，在全部基本矢量中去除共模电压幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，王志祯，邢相洋，秦昌伟，李晓艳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37