一种消除VIENNA整流器电流过零点畸变的方法技术

本发明专利技术涉及一种消除VIENNA整流器电流过零点畸变的方法，包括以下步骤：采集电网电压信息；通过整流器进行能量分析，根据整流器直流侧提供给负载的有功功率计算d轴网侧电流分量；分析基于输入未知的q轴网侧电流分量时电网电压向量、网侧输入电流向量和整流器输出电压向量之间的几何关系；根据电流过零点的临界条件和步骤S3中获取的几何关系来计算注入特定的q轴网侧电流分量；根据整流器输出电压向量确定开关管的开关序列。该方法使得VIENNA整流器在电流过零点运行时，可以完全消除输出电压畸变，与整流器输出电压定向电流消除电流过零点畸变方法相比，提高了功率因数。提高了功率因数。提高了功率因数。

【技术实现步骤摘要】
一种消除VIENNA整流器电流过零点畸变的方法


[0001]本专利技术属于电力电子技术应用领域，具体涉及一种消除VIENNA整流器电流过零点畸变的方法。

技术介绍

[0002]近年来，三电平变流器受到了广泛地关注。相比于传统的两电平变流器，三电平变流器具有较低的总谐波畸变率、较低的器件电压应力和较高的能量转换效率的优点。在众多三电平变流器中，VIENNA整流器凭借其功率因数高，控制简单，被广泛应用于风力发电机、电动汽车等诸多中、高压大功率场合。
[0003]VIENNA整流器电流过零点畸变问题主要是传统控制方法工作于网侧单位功率因数，即电网电压与网侧输入电流同相位引起的。当VIENNA整流器在电流过零电点运行，会出现调制电压与相电流符号不一致，这是引起电流过零点畸变的根本原因。
[0004]为了消除VIENNA整流器电流过零点畸变问题，本质上的解决方法是使得网侧输入电流与整流器输出电压同相位。但是这种方法牺牲了功率因数。而高功率因数是VIENNA整流器的优良性能之一。因此，需要一种既能消除电流过零点畸变又能提高功率因数的VIENNA整流器控制方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题，提供了一种消除VIENNA整流器电流过零点畸变的方法，该方法通过注入特定的q轴网侧输入电流分量，解决电流过零点畸变问题。同时解决了因消除电流过零点畸变引起的功率因数降低问题。
[0006]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0007]一种消除VIENNA整流器电流过零点畸变的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S1.采集电网电压信息q；
[0009]步骤S2.根据电网电压信息确定整流器直流侧提供给负载的有功功率，基于整流器直流侧提供给负载的有功功率确定d轴网侧电流分量I
d
；
[0010]步骤S3.分析基于输入未知的q轴网侧电流分量I
q
时电网电压向量E、网侧输入电流向量I和整流器输出电压向量U之间的几何关系；
[0011]步骤S4.根据电流过零点的临界条件和步骤S3中获取的几何关系来计算注入特定的q轴网侧电流分量I
q
和整流器输出电压向量U；
[0012]步骤S5.根据步骤S4中获得的整流器输出电压向量U确定开关管的开关序列。
[0013]作为本专利技术的进一步优化方案，所述步骤S2中d轴网侧电流分量I
d
的计算公式为：
[0014]I
d
＝P/E
ꢀꢀꢀ
(1)
[0015]其中P为整流器直流侧提供给负载的有功功率，E是采集的电网电压。
[0016]作为本专利技术的进一步优化方案，所述步骤S3中网侧输入电流向量I滞后电网电压向量E并超前整流器输出电压向量U，网侧输入电流向量I滞后电网电压向量E的角度为电网
侧的功率因数整流器输出电压向量U处于可调制区域和不可调制区域的边界线上。
[0017]作为本专利技术的进一步优化方案，所述步骤S4中特定的q轴网侧电流分量I
q
的计算公式为：
[0018][0019][0020][0021][0022]其中U
d
和U
q
为整流器输出电压向量在dq坐标系下的分解向量，I
d
和I
q
为网侧输入电流向量I在dq坐标系下的分解向量，电网电压向量E与d轴重合。
[0023]作为本专利技术的进一步优化方案，根据U
d
和U
q
确定开关序列。
[0024]本专利技术的有益效果在于：
[0025]1)本专利技术通过注入特定的q轴网侧输入电流分量，调整电网电压向量、网侧输入电流向量和整流器输出电压向量之间的关系，从而消除电流过零点畸变的问题；
[0026]2)本专利技术与采用整流器输出电压定向电流的方法相比，提高了电网侧的功率因数。
附图说明
[0027]图1是本专利技术消除VIENNA整流器电流过零点畸变的流程图；
[0028]图2是VIENNA整流器的拓扑结构；
[0029]图3是VIENNA整流器的空间矢量图；
[0030]图4是VIENNA整流器的可调制局部空间矢量图；
[0031]图5是VIENNA整流器的不可调制局部空间矢量图；
[0032]图6是dq轴下的向量图；
[0033]图7为I
d
与的曲线图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
[0035]实施例1
[0036]本实施例提供了一种消除VIENNA整流器电流过零点畸变的控方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0037]VIENNA整流器的拓扑结构如图2所示。为了便于分析，可以认为三相电流的值和方向在一个载波周期中几乎是恒定的。R
L
为负载；C1、C2为直流侧上下电容；S为开关管；D为不
控二极管；L
s
和R
s
分别为三相交流侧输入电感的电感值和电阻值；e
x
(x＝a，b，c)为三相交流电网相电压；i
x
为网侧输入电流；u
x
为整流器桥臂输出电压。
[0038]定义开关函数S
x
(x＝a，b，c)表示内管的状态。当内管导通时，S
x
＝1；当内管关断时，S
x
＝0。当S
x
＝1时，不论电流为正或为负，整流器x相输出均与O点相连，定义这种状态为0电平。在S
x
＝0时，当电流为正时，电流通过二极管Dx1与正母线相连，定义这种状态为1电平；当电流为负时，电流通过二极管D
x2
与负母线相连，定义这种状态为-1电平，其具体关系如下表1所示。
[0039]表1
[0040][0041]因为三相每种状态可以确定一个矢量，例如矢量[1，-1，-1]表示A相输出1电平，B和C相都输出-1电平。可以得到VIENNA整流器的空间矢量图如图3所示。考虑到上述约束条件，该图中的某些矢量的存在是有条件的。在实际工作时，整流器输出电压滞后网侧输入电流θ。以B相电流由负到正的过零点为例，此时VIENNA整流器的局部空间矢量图如图4所示，u和i分别代表整流器桥臂输出电压矢量和网侧输入电流矢量。
[0042]当B相电流由负到正刚完成过零时，有ia>0，ib>0且ic<0，以下约束条件必须被满足：A和B相不能输出-1电平，C相不能输出1电平，在图4中矢量[0，-1，-1]和[1，-1，-1]无法被输出。仅考虑调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消除VIENNA整流器电流过零点畸变的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1.采集电网电压信息q；步骤S2.根据电网电压信息确定整流器直流侧提供给负载的有功功率，基于整流器直流侧提供给负载的有功功率确定d轴网侧电流分量I
d
；步骤S3.分析基于输入未知的q轴网侧电流分量I
q
时电网电压向量E、网侧输入电流向量I和整流器输出电压向量U之间的几何关系；步骤S4.根据电流过零点的临界条件和步骤S3中获取的几何关系来计算注入特定的q轴网侧电流分量I
q
和整流器输出电压向量U；步骤S5.根据步骤S4中获得的整流器输出电压向量U确定开关管的开关序列。2.根据权利要求1所述的一种消除VIENNA整流器电流过零点畸变的方法，其特征在于，所述步骤S2中d轴网侧电流分量I
d
的计算公式为：I
d
＝P/E
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中P为整流器直流侧提供给负载的有功功率，E是采集的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鑫祥，
申请(专利权)人：江苏鑫通汽车部件有限公司，
类型：发明
国别省市：