一种适用于突变电流跟踪的PWM控制方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术提供一种适用于突变电流跟踪的PWM控制方法、系统、设备及介质，根据非线性负载的输入电流，计算得到PWM整流器的电流给定值，接着根据PWM整流器的系统参数和电网对并网电流谐波含量的要求，分别设计滞环控制器和SVPWM控制器，然后根据PWM整流器的电流给定值与PWM整流器的实际电流值，计算电流跟踪误差，最后根据电流跟踪误差的大小，在滞环控制器和SVPWM控制器之间进行切换，由于独立设计的滞环控制器和SVPWM控制器的等效开关频率和等效电流纹波相同，因此切换过程不影响系统的开关频率和系统效率，同时切换控制方法的引入，使得PWM控制器具有高的电流稳态精度和快的电流跟踪性能，且频谱分布规律，不影响PWM整流器中无源滤波器的滤波性能。无源滤波器的滤波性能。无源滤波器的滤波性能。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于突变电流跟踪的PWM控制方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于电力系统
，涉及一种适用于突变电流跟踪的PWM控制方法、系统、设备及介质

技术介绍

[0002]三相电压源整流器由于功率因数可控、电路结构简单、输入电流THD较低、输出电压纹波较小等优点，在工业领域得到了广泛应用。三相电压源整流器采用直接电流控制时，常用的方式有滞环电流控制和空间矢量控制(SVPWM)。滞环电流控制是由一个非线性环节
‑
滞环作为电流控制结构，当电流偏差超越滞环宽度时，主电路功率开关切换并迫使电流偏差减小。空间矢量控制(SVPWM)是利用同步旋转坐标系中电流调节器输出的空间电压矢量指令，再使空间矢量跟踪电压矢量指令，从而达到电流控制目的。滞环调制控制方法简单、实时性好、响应速度快、动态调节性能较好，但开关频率高且不固定、开关损耗大，稳态性能不佳；SVPWM的开关频率固定，电压利用率高，稳态性能较好。针对突变负载，结合滞环和SVPWM两种电流方法的优点，构建整流器的滞环SVPWM控制方法是非常有必要的。
[0003]滞环调制的响应速度快但开关频率不固定且频谱分布分散，SVPWM的稳态精度高、开关频率固定、频谱分布集中但响应速度慢。滞环SVPWM具有结合两种调制方法优点的潜力，但两种方法的原理差异巨大、控制性能不易预测，实际控制系统的设计缺乏定量性的理论指导依据。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种适用于突变电流跟踪的PWM控制方法、系统、设备及介质，解决了现有技术中存在的滞环调制响应速度快但开关频率不固定且频谱分布分散，SVPWM稳态精度高、开关频率固定、频谱分布集中但响应速度慢的问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种适用于突变电流跟踪的PWM控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1：根据整流器的输入交流线电压和输入功率，得到输入交流相电压、输入电流、输出直流电压、输出直流功率、输出直流电流，计算连接电感、连接电阻、输出直流电阻、输出直流电容；
[0008]S2：通过电压霍尔元器件和电流霍尔元器件采集电网的交流电压、整流器的直流电压，电网的交流电流、非线性负载的交流电流、整流器的交流电流；
[0009]S3：根据整流器输入电流的iTHD，得到滞环控制的滞环电流宽度和SVPWM控制的开关频率；
[0010]S4：根据非线性负载的交流电流，得到PWM整流器交流电流的给定值；
[0011]S5：根据滞环控制的滞环电流宽度，选择PWM整流器的滞环控制器，得到滞环控制器的开关脉冲；
[0012]S6：根据SVPWM控制的开关频率，选择PWM整流器的SVPWM控制器，得到SVPWM控制器
的开关脉冲；
[0013]S7：根据PWM整流器交流电流的给定值和PWM整流器交流电流的实际值，得到电流误差最大值；
[0014]S8：根据电流误差最大值和切换宽度，得到滞环SVPWM控制器的开关脉冲。
[0015]进一步，所述输入交流相电压为：
[0016][0017]其中，U
ab
为输入交流线电压；
[0018]输入电流为：
[0019][0020]其中，P
in
为PWM整流器的功率；
[0021]所述连接电感为：
[0022][0023]其中，k
l
为电抗器系数，ω为电网角频率；连接电阻为：
[0024][0025]其中，η为系统效率。
[0026]进一步，所述输出直流电压为：
[0027]U
dc
＝1.7U
ab
；
[0028]其中，1.7为升压系数；
[0029]输出直流功率为：
[0030]P
out
＝P
in
；
[0031]输出直流电流为：
[0032][0033]输出直流电阻为：
[0034][0035]输出直流电容为：
[0036][0037]其中，k
c
为电容器纹波系数。
[0038]进一步，所述滞环电流宽度为：
[0039][0040]其中，iTHD为网侧电流谐波畸变率；
[0041]SVPWM控制器的开关频率为：
[0042][0043]其中，L为连接电感。
[0044]进一步，所述非线性负载的谐波电流为：
[0045][0046]其中，为负载电流的基波分量；PWM整流器的电流给定值为：
[0047]进一步，所述PWM整流器的电流给定值的绝对值为：
[0048][0049]PWM整流器的电流误差为：
[0050][0051]进一步，所述PWM整流器的切换宽度为：
[0052]h＝kH；
[0053]其中，k为切换系数，k原则上大于1，一般取值范围为3至10之间，
[0054]典型值为6；
[0055]PWM整流器的施密特切换宽度为：
[0056]dh＝d*h；
[0057]获取RS触发器的输入状态，RS触发器的输入状态获取方法为：
[0058][0059]其中，k为切换宽度系数，为施密特切换宽度系数。
[0060]一种适用于突变电流跟踪的整流器滞环SVPWM控制系统，包括：
[0061]直流参数获取模块，用于根据整流器的输入交流线电压和输入功率，得到输入交流相电压、输入电流、输出直流电压、输出直流功率、输出直流电流，计算连接电感、连接电阻、输出直流电阻、输出直流电容；
[0062]交流参数获取模块，用于通过电压霍尔元器件和电流霍尔元器件采集电网的交流电压、整流器的直流电压，电网的交流电流、非线性负载的交流电流、整流器的交流电流；
[0063]滞环电流宽度和开关频率获取模块，用于根据整流器输入电流的iTHD，得到滞环控制的滞环电流宽度和SVPWM控制的开关频率；
[0064]交流电流的给定值获取模块，用于根据非线性负载的交流电流，得到PWM整流器交流电流的给定值；
[0065]滞环控制器的开关脉冲获取模块，用于根据滞环控制的滞环电流宽度，选择PWM整流器的滞环控制器，得到滞环控制器的开关脉冲；
[0066]SVPWM控制器的开关脉冲获取模块，用于根据SVPWM控制的开关频率，选择PWM整流器的SVPWM控制器，得到SVPWM控制器的开关脉冲；
[0067]电流误差最大值获取模块，用于根据PWM整流器交流电流的给定值和PWM整流器交
流电流的实际值，得到电流误差最大值；
[0068]SVPWM控制器的开关脉冲获取模块，用于根据电流误差最大值和切换宽度，得到滞环SVPWM控制器的开关脉冲。
[0069]一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于突变电流跟踪的PWM控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据整流器的输入交流线电压和输入功率，得到输入交流相电压、输入电流、输出直流电压、输出直流功率、输出直流电流，计算连接电感、连接电阻、输出直流电阻、输出直流电容；S2：通过电压霍尔元器件和电流霍尔元器件采集电网的交流电压、整流器的直流电压，电网的交流电流、非线性负载的交流电流、整流器的交流电流；S3：根据整流器输入电流的iTHD，得到滞环控制的滞环电流宽度和SVPWM控制的开关频率；S4：根据非线性负载的交流电流，得到PWM整流器交流电流的给定值；S5：根据滞环控制的滞环电流宽度，选择PWM整流器的滞环控制器，得到滞环控制器的开关脉冲；S6：根据SVPWM控制的开关频率，选择PWM整流器的SVPWM控制器，得到SVPWM控制器的开关脉冲；S7：根据PWM整流器交流电流的给定值和PWM整流器交流电流的实际值，得到电流误差最大值；S8：根据电流误差最大值和切换宽度，得到滞环SVPWM控制器的开关脉冲。2.根据权利要求1所述一种适用于突变电流跟踪的PWM控制方法，其特征在于，所述输入交流相电压为：其中，U
ab
为输入交流线电压；输入电流为：其中，P
in
为PWM整流器的功率；所述连接电感为：其中，k
l
为电抗器系数，ω为电网角频率；连接电阻为：其中，η为系统效率。3.根据权利要求2所述一种适用于突变电流跟踪的PWM控制方法，其特征在于，所述输出直流电压为：U
dc
＝1.7U
ab
；其中，1.7为升压系数；输出直流功率为：P
out
＝ηP
in
；
输出直流电流为：输出直流电阻为：输出直流电容为：其中，k
c
为电容器纹波系数。4.根据权利要求3所述一种适用于突变电流跟踪的PWM控制方法，其特征在于，所述滞环电流宽度为：其中，iTHD为网侧电流谐波畸变率；SVPWM控制器的开关频率为：其中，L为连接电感。5.根据权利要求4所述一种适用于突变电流跟踪的PWM控制方法，其特征在于，所述非线性负载的谐波电流为：其中，为负载电流的基波分量；PWM整流器的电流给定值为：6.根据权利要求1所述一种适用于突变电流跟踪的P...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭楚佳，张逸帆，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：