一种PWM整流器谐波的抑制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种PWM整流器谐波的抑制系统。该系统包括：电流调节模块，其包括电流调节器和加法器，电流调节器包括PI调节器、重复控制器和谐振控制器；PI调节器，用于对电流中的基波电流进行跟踪并得到输出电压第一分量；重复控制器，用于对电流中的六倍频分量进行跟踪以抑制6n±1次谐波并得到输出电压第二分量；谐振控制器，用于对电流中的二倍频分量进行跟踪以抑制三次谐波并得到输出电压第三分量；加法器，用于将输出电压第一分量、输出电压第二分量、输出电压第三分量进行叠加以得到输出电压。通过上述方式，本发明专利技术能够同时抑制由电网电压及死区效应所引起的6n±1次例如五次、七次谐波及由电网不平衡引起的三次谐波。

【技术实现步骤摘要】
一种PWM整流器谐波的抑制系统
本申请涉及电力电子
，特别是涉及一种PWM整流器谐波的抑制系统。
技术介绍
随着社会的高速发展，电能在工农业生产和人民日常生活中发挥着越来越重要的作用，然而与之同时与国民生产生活密切相关的电力电子转换装置，如变频器、高频开关电源、逆变电源等各种换流装置在广泛的运用中给电网带来了大量的无功功率与严重的谐波污染。随着电力电子技术的发展，PWM整流器应运而生，成功取代不可控二极管整流器和相控的晶闸管整流器，并成为电力电子技术研究的热点。当PWM整流器处于逆变状态时，电能回馈到电网上。在PWM整流器实际工作过程中，为防止功率器件的开通关断延迟而造成桥臂直通的问题，通常需要在开关管的驱动信号上插入死区时间，由此会产生上下桥臂均关断而导致实际输出电压产生畸变，死区电压通常是以5,7次电流谐波体现的。同时由于电网中本身会带有5,7,11,13次谐波，在d-q两相正交坐标下，电压谐波表现为交流分量，受制于带宽限制传统的PI调节器无法跟踪交流分量，因此电流中会产生幅值较大的5,7次电流谐波。另一方面，在诸如工厂，学校，商场等负载设备较多的场合，若电网中存在容量较大的不平衡负载或缺少无功治理装置，将加重电网的不平衡度，不平衡电网会造成整流器的输入侧电流含有3次谐波及母线电压含有二倍频分量。因此在众多因素影响下，PWM整流器的输入电流会带有丰富的谐波，无法满足PWM整流器关于IEEE519-92的各项谐波要求。
技术实现思路
本申请提供一种PWM整流器谐波的抑制系统，能够同时抑制由电网电压及死区效应所引起的6n±1次谐波及由电网不平衡引起的三次谐波。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种PWM整流器谐波的抑制系统，该系统包括：电流调节模块，其包括电流调节器和加法器，用于对电流进行跟踪以得到输出电压；电流调节器包括PI调节器、重复控制器和谐振控制器；PI调节器，用于对电流中的基波电流进行跟踪并得到输出电压第一分量；重复控制器，用于对电流中的六倍频分量进行跟踪以抑制6n±1次谐波并得到输出电压第二分量；谐振控制器，用于对电流中的二倍频分量进行跟踪以抑制三次谐波并得到输出电压第三分量；加法器，用于将输出电压第一分量、输出电压第二分量、输出电压第三分量进行叠加以得到输出电压。本申请的有益效果是：本专利技术的PWM整流器的谐波的抑制系统通过在PI调节器之外设置重复控制器和谐振控制器，其中，重复控制器用于对电流中的六倍频分量进行跟踪以抑制6n±1次谐波，谐振控制器用于对电流中的二倍频分量进行跟踪以抑制三次谐波，从而能够同时抑制由电网电压及死区效应所引起的5、7次谐波及由电网不平衡引起的三次谐波，满足PWM整流器关于IEEE519-92的各项谐波要求。附图说明图1是本专利技术第一实施例的PWM整流器谐波的抑制系统的结构示意图；图2是图1中重复控制器的原理图；图3是图2所示的重复控制器的伯德图；图4是在不平衡电网下在电流调节器中添加重复控制器前后的网侧电流THD频谱对比图；图5是图1中谐振控制器的伯德图；图6是图5所示谐振控制器中增益系数和三次谐波的关系示意图；图7是在不平衡电网下在电流调节器中添加谐振制器前后的网侧电流THD频谱对比图；图8是本专利技术第二实施例的PWM整流器谐波的抑制系统的结构示意图；图9是图8中限幅模块一实施例的结构示意图；图10是本专利技术第三实施例的PWM整流器谐波的抑制系统的结构示意图；图11是本专利技术第四实施例的PWM整流器谐波的抑制系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。图1是本专利技术第一实施例的PWM整流器谐波的抑制系统的结构示意图。如图1所示，该抑制系统100包括电流调节模块10，电流调节模块10包括电流调节器11和加法器12，用于对电流进行跟踪以得到输出电压。具体来说，电流调节器11包括PI调节器111、重复控制器112和谐振控制器113。PI调节器111用于对电流中的基波电流进行跟踪并得到输出电压第一分量；重复控制器112用于对电流中的六倍频分量进行跟踪以抑制6n±1次谐波并得到输出电压第二分量；谐振控制器113用于对电流中的二倍频分量进行跟踪以抑制三次谐波并得到输出电压第三分量。加法器12分别与PI调节器111、重复控制器112和谐振控制器113连接，用于将PI调节器111输出的输出电压第一分量、重复控制器112输出的输出电压第二分量、谐振控制器113输出的输出电压第三分量进行叠加以得到输出电压。在实际应用中，PI调节器111是在电流调节器11中起主导作用的模块，用来实现对电流基波的无静差控制，但是受电流环带宽的限制，其对电流给定中交流分量的跟踪能力较差，因此对高频信号的控制能力有限，所以增加重复控制器112用来对电流中以六倍频为主的交流分量进行跟踪以抑制6n±1次谐波。请一并参考图2，图2是图1中重复控制器的原理图。如图2所示，重复控制器112包括加法单元1121、内模单元1122、周期延迟单元1123、第一补偿单元1124和第二补偿单元1125。其中，加法单元1121的一输入端作为重复控制器112的输入端，加法单元1121的另一输入端连接内模单元1122的输出端，内模单元1122的输入端分别与加法单元1121的输出端和周期延迟单元1123的输入端连接，周期延迟单元1123的输出端与第一补偿单元1124的输入端连接，第一补偿单元1124的输出端与第二补偿单元1125的输入端连接，第二补偿单元1125的输出端作为重复控制器112的输出端。其中，内模单元1122包括串联的内模常数单元和内模延迟单元，内模常数单元为Q(z)，内模延迟单元为Z-N；周期延迟单元1123为Z-N；第一补偿单元11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PWM整流器谐波的抑制系统，其特征在于，所述系统包括：电流调节模块，其包括电流调节器和加法器，用于对电流进行跟踪以得到输出电压；所述电流调节器包括PI调节器、重复控制器和谐振控制器；所述PI调节器，用于对所述电流中的基波电流进行跟踪并得到输出电压第一分量；所述重复控制器，用于对所述电流中的六倍频分量进行跟踪以抑制6n±1次谐波并得到输出电压第二分量；所述谐振控制器，用于对所述电流中的二倍频分量进行跟踪以抑制三次谐波并得到输出电压第三分量；所述加法器，用于将所述输出电压第一分量、所述输出电压第二分量、所述输出电压第三分量进行叠加以得到所述输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种PWM整流器谐波的抑制系统，其特征在于，所述系统包括：电流调节模块，其包括电流调节器和加法器，用于对电流进行跟踪以得到输出电压；所述电流调节器包括PI调节器、重复控制器和谐振控制器；所述PI调节器，用于对所述电流中的基波电流进行跟踪并得到输出电压第一分量；所述重复控制器，用于对所述电流中的六倍频分量进行跟踪以抑制6n±1次谐波并得到输出电压第二分量；所述谐振控制器，用于对所述电流中的二倍频分量进行跟踪以抑制三次谐波并得到输出电压第三分量；所述加法器，用于将所述输出电压第一分量、所述输出电压第二分量、所述输出电压第三分量进行叠加以得到所述输出电压。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PI调节器、所述重复控制器和所述谐振控制器的输入端接收所述电流对应的误差电流，所述PI调节器的输出端输出所述输出电压第一分量，所述重复控制器的输出端输出所述输出电压第二分量，所述谐振控制器的输出端输出所述输出电压第三分量。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PI调节器和所述谐振控制器的输入端接收所述电流对应的误差电流，所述PI调节器的输出端输出所述输出电压第一分量，所述谐振控制器的输出端输出所述输出电压第三分量；所述重复控制器的输入端与所述PI控制器的输出端连接以接收所述输出电压第一分量，所述重复控制器的输出端输出所述输出电压第二分量。4.根据权利要2或3所述的系统，其特征在于，所述电流调节器进一步包括限幅模块；所述限幅模块串联在所述电流调节器和所述加法器之间，用于对所述输出电压第一分量、所述输出电压第二分量、所述输出电压第三分量进行限幅处理后输出限幅后的所述输出电压第一分量、所述输出电压第二分量、所述输出电压第三分量至所述加法器。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述限幅模块包括第一限幅单元、第一配置单元、第二限幅单元、第二配置单元和第三限幅单元；所述第一限幅单元，用于根据第一幅度值对所述输出电压第一分量进行限幅处理后输出限幅后的所述输出电压第一分量；所述第一配置单元，用于根据所述第一幅度值和限幅后的所述输出电压第一分量获取第二幅度值；所述第二限幅单元，用于根据所述第二幅度值对所述输出电压第二分量进行限幅处理后输出限幅后的所述输出电压第二分量；所述第二配置单元，用于根据所述第二幅度值和限幅后的所述输出电压第二分量获取第三幅度值；所述第三限幅单元，用于根据所述第三幅度值对所述输出电压第三分量进行限幅处理后输出限幅后的所述输出电压第三分量...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜凯，宾宏，
申请(专利权)人：广东美的白色家电技术创新中心有限公司，美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44