一种电网缺相下Vienna整流器的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种电网缺相故障下Vienna整流器的控制方法，属于电能变换领域。本发明专利技术的方法主要包括整流器正常运行控制方法、电网缺相故障检测方法以及缺相情况下整流器的容错控制方法，能够实现电网缺相故障下Vienna整流器的控制，维持整流器整流器正常的输入输出性能。目前应用于电网缺相故障下整流器的控制方法很少，本发明专利技术提供了一种新的电网缺相故障下容错运行方法，能够使整流器在缺相情况下维持运行，避免了停机，提高了整流装置可靠性。提高了整流装置可靠性。提高了整流装置可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种电网缺相下Vienna整流器的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种适用于三相三电平三开关(Vienna)整流器的在电网缺相故障下的控制方法，属于电能变换领域。

技术介绍

[0002]随着多电飞机以及全电飞机技术的发展，机载设备对电源容量的需求越来越大，飞机电源系统中越来越多地采用交流变频供电系统，即通过航空发动机直接拖动发电机产生三相变频交流输入，其电压有效值为115V，频率为360～800Hz。在航空供电系统中，由于其系统相对独立且内阻较大，对电网电流谐波含量有很高的要求，具有功率因数校正(PFC)功能的三相整流器在电网中尤为重要。其中三相三电平三开关(Vienna)整流器具有高效率、低谐波含量、高功率密度、低电压应力等优点，非常适合应用于航空供电系统。
[0003]飞机交流供电系统中，飞机发动机直接带动发电机产生三相交流电，三相自耦变压器可以将发电机产生的交流电降压供后级负载设备使用。实际应用中，由于电源输入接线不可靠，或变压器原副边绕组脱落等原因，整流器的网侧电源可能会发生缺相的故障。此时电网某一相输入缺失，该相通路出现断路情况。通常整流设备在电网缺相故障下会采取停机，避免设备损坏；但这会导致整流器无法为负载供电，大大降低了系统的可靠性。目前针对整流器在电网缺相状态下运行的控制方法研究很少，因此需要研究一种控制方法，使Vienna整流器能够在电网缺相状态下维持正常的输入输出性能，从而提高航空供电系统的可靠性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了实现Vienna整流器供电的可靠性，提供一种电网缺相下Vienna整流器的控制方法，可以使整流器在缺相故障下维持正常的输入输出功能，避免停机。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种电网缺相故障下Vienna整流器的控制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一，采样电网中Vienna整流器的三相输入相电压信号v
a
、v
b
、v
c
，三相输入线电压信号v
ab
、v
bc
、v
ca
，三相输入电流信号i
a
、i
b
、i
c
和输出电压信号V
dc
；
[0008]步骤二，将三相输入电压信号v
a
、v
b
、v
c
通过双二阶广义积分器锁相环，计算得到电网电压d轴的正序电压分量U
dp
和负序电压分量U
dn
；
[0009]步骤三，设立一个缺相故障标志位K，若正序电压分量U
dp
和负序电压分量U
dn
两者满足如下指标，则判定为缺相故障，令K＝1，Vienna整流器在缺相模式下运行；否则令K＝0，Vienna整流器在正常行模式下运行；
[0010]U
dp
＜1.5U
dn
[0011]U
dn
＞20V
[0012]步骤四，判定Vienna整流器在缺相故障模式下运行时，将输出电压参考值V
dc_ref
与
采样得到的输出电压V
dc
比较作差，得到输出电压与实际值之间的误差，将误差送入比例
‑
积分调节器，从而构成Vienna整流器的电压环，电压环的输出为k
m
；
[0013]步骤五，再次采样三相输入电流信号，若此时某一相电流为零，则判定该相缺相；
[0014]步骤六，判定某相缺相后，将电压环的输出k
m
与另外两相输入线电压相乘，得到缺相故障下电流环的参考i
ref
；将采样电流信号与参考值i
ref
的误差送入比例
‑
积分调节器，并将该环节作为缺相故障控制下Vienna整流器的电流环；
[0015]步骤七，缺相故障控制下Vienna整流器的电流环的输出为V
ref
，将V
ref
送入单相空间矢量调制环节，计算产生占空比信号，驱动开关管开通关断，实现整流器在电网缺相故障下的控制。此后返回步骤一进行下一个控制周期的计算。
[0016]进一步地，步骤六中，所述的单相空间矢量调制环节包括：扇区判断、基本电压矢量作用时间计算、开关管动作顺序确定及占空比信号产生。
[0017]进一步地，步骤六中，所述扇区判断环节包括四个扇区，根据V
ref
幅值与输出电压信号V
dc
关系判断其所在的扇区，判断规则如下所示：
[0018]扇区Ⅰ：V
dc
/2<V
ref
<V
dc
[0019]扇区Ⅱ：0<V
ref
<V
dc
/2
[0020]扇区Ⅲ：
‑
V
dc
/2<V
ref
<0
[0021]扇区Ⅳ：
‑
V
dc
<V
ref
<
‑
V
dc
/2
[0022]进一步地，步骤六中，单相空间矢量调制环节七个基本电压矢量对应开关状态如下：
[0023]当a相缺相时，基本电压矢量V1～V7代表的电路工作状态如下：
[0024]1)基本电压矢量V1代表输入线电压v
bc
>0，b相和c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为V
dc
/2，c相交流输入到直流侧中点电压为
‑
V
dc
/2。
[0025]2)基本电压矢量V2代表输入线电压v
bc
>0，b相开关管关断，c相开关管导通的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为V
dc
/2，c相交流输入到直流侧中点电压为0。
[0026]3)基本电压矢量V3代表输入线电压v
bc
>0，b相开关管导通，c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为0，c相交流输入到直流侧中点电压为
‑
V
dc
/2。
[0027]4)基本电压矢量V4代表b相和c相开关管导通的情况；此时b相和c相交流输入到直流侧中点电压均为0。
[0028]5)基本电压矢量V5代表输入线电压v
bc
≤0，b相和c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为
‑
V
dc
/2，c相交流输入到直流侧中点电压为V
dc
/2。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网缺相故障下Vienna整流器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，采样电网中Vienna整流器的三相输入相电压信号v
a
、v
b
、v
c
，三相输入线电压信号v
ab
、v
bc
、v
ca
，三相输入电流信号i
a
、i
b
、i
c
和输出电压信号V
dc
；步骤二，将三相输入电压信号v
a
、v
b
、v
c
通过双二阶广义积分器锁相环，计算得到电网电压d轴的正序电压分量U
dp
和负序电压分量U
dn
；步骤三，设立一个缺相故障标志位K，若正序电压分量U
dp
和负序电压分量U
dn
两者满足如下指标，则判定为缺相故障，令K＝1，Vienna整流器在缺相模式下运行；否则令K＝0，Vienna整流器在正常行模式下运行；U
dp
＜1.5U
dn
U
dn
＞20V步骤四，判定Vienna整流器在缺相故障模式下运行时，将输出电压参考值V
dc_ref
与采样得到的输出电压V
dc
比较作差，得到输出电压与实际值之间的误差，将误差送入比例
‑
积分调节器，从而构成Vienna整流器的电压环，电压环的输出为k
m
；步骤五，再次采样三相输入电流信号，若此时某一相电流为零，则判定该相缺相；步骤六，判定某相缺相后，将电压环的输出k
m
与另外两相输入线电压相乘，得到缺相故障下电流环的参考i
ref
；将采样电流信号与参考值i
ref
的误差送入比例
‑
积分调节器，并将该环节作为缺相故障控制下Vienna整流器的电流环；步骤七，缺相故障控制下Vienna整流器的电流环的输出为V
ref
，将V
ref
送入单相空间矢量调制环节，计算产生占空比信号，驱动开关管开通关断，实现整流器在电网缺相故障下的控制。2.根据权利要求1所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：步骤六中，所述的单相空间矢量调制环节包括：扇区判断、基本电压矢量作用时间计算、开关管动作顺序确定及占空比信号产生。3.根据权利要求2所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：步骤六中，所述扇区判断环节包括四个扇区，根据V
ref
幅值与输出电压信号V
dc
关系判断其所在的扇区，判断规则如下所示：扇区Ⅰ：V
dc
/2<V
ref
<V
dc
扇区Ⅱ：0<V
ref
<V
dc
/2扇区Ⅲ：
‑
V
dc
/2<V
ref
<0扇区Ⅳ：
‑
V
dc
<V
ref
<
‑
V
dc
/2 。4.根据权利要求2或3所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：步骤六中，单相空间矢量调制环节七个基本电压矢量对应开关状态如下：当a相缺相时，基本电压矢量V1～V7代表的电路工作状态如下：1)基本电压矢量V1代表输入线电压v
bc
>0，b相和c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为V
dc
/2，c相交流输入到直流侧中点电压为
‑
V
dc
/2。2)基本电压矢量V2代表输入线电压v
bc
>0，b相开关管关断，c相开关管导通的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为V
dc
/2，c相交流输入到直流侧中点电压为0。3)基本电压矢量V3代表输入线电压v
bc
>0，b相开关管导通，c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为0，c相交流输入到直流侧中点电压为
‑
V
dc
/2。
4)基本电压矢量V4代表b相和c相开关管导通的情况；此时b相和c相交流输入到直流侧中点电压均为0。5)基本电压矢量V5代表输入线电压v
bc
≤0，b相和c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为
‑
V
dc
/2，c相交流输入到直流侧中点电压为V
dc
/2。...

【专利技术属性】
技术研发人员：任小永，徐子梁，郝振洋，黄帆，吴岳哲，杜冬瑞，罗利江，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：