用于抑制在ASD上的供电电压中的偶次谐波的效应的开关控制方法技术

本发明专利技术公开了用于降低电源电压中的偶次谐波对具有任何种类的受控功率电子开关或其组合的AC

【技术实现步骤摘要】
用于抑制在ASD上的供电电压中的偶次谐波的效应的开关控制方法


[0001]本公开涉及电功率转换器，并且具体地涉及AC
‑
DC电力转换器的控制。

技术介绍

[0002]供电电压有时具有叠加的、频率与基波不同的谐波。已经观察到偶次谐波存在于电源电压中，并且幅值不可忽略。此外，已发现，考虑到流过 AC
‑
DC转换器的DC总线电容器的纹波电流，低次谐波比高次谐波更受关注。还发现谐波的角度对DC总线电容器电流有影响。因此，谐波的角度也改变电容器电流。总谐波失真(THDv)不是描绘偶次谐波对电容器电流的影响的合适的指标，这是因为THD计算仅基于谐波幅值，而不考虑相位角度信息。
[0003]开发出的解决偶次谐波效应的解决方案非常少，例如电子电感器、改进的动态电压恢复器(DVR)和有源前端ASD，电子电感器、改进的动态电压恢复器(DVR)和有源前端ASD也能抑制偶次谐波对驱动器的影响，这是以附加部件(例如开关、栅极驱动器、传感器、变压器等)为代价的。因此，已有的解决方案是高成本的且还在线路电流中引入高频分量 (开关频率)。
[0004]欧洲专利EP2312739B1讨论了一种用于确定用于电机驱动器的多级逆变器系统的脉冲模式的方法。JP4673174B2描述了一种用于安装在功率系统中的半导体开关的控制器，该功率系统具有偶次谐波检测装置、直流分量估计装置和调制装置，该偶次谐波检测装置用于检测关于被包括在施加到半导体开关上的交流电压中的偶次谐波电压分量的幅值和相位的信息，所述调制装置用于调制半导体开关的控制角度，以调节点火时序使得直流分量基于由直流分量估计装置所估计的直流分量估计值而变为零。美国专利US7148661B2描绘了具有谐波抑制的AC
‑
DC转换器，该谐波抑制强制串联连接的整流器桥之间的瞬时电流冲突，使得自动产生作为AC电源的AC电源频率的6倍的电压波形。然后经由注入电路注入该波形以给出谐波消除。US7495938B2公开了一种三级逆变器和整流器功率转换系统以及空间矢量调制(SVM)控制，其具有用于与开环系统操作中的半波对称的预定矢量开关序列相平衡的中性电压的偶次谐波消除。
[0005]本专利技术集中于以成本有效的方式解决输入电源电压中的偶次谐波的负面效应的问题。公开了可以克服现有技术中的缺点的系统和方法。

技术实现思路

[0006]在各种实施例中，公开了一种使受控桥式整流器在系统中运行的控制方法。所述控制方法包括提供驱动系统，所述驱动系统具有电源、DC和/ 或AC扼流器、包括上支路半导体开关、下支路半导体开关的输入控制桥式整流器电路、包括DC电容器的DC总线以及用于以预定角度触发上支路半导体开关或下支路半导体开关或这两者的一个或更多个控制器。此外，所述控制方法包括估计电源电压中存在的偶次谐波的测量结果，并且通过以不同的预定角度触发上支路开关和下支路开关来抑制电源电压中存在的偶次谐波对DC总线电容
器的影响。
[0007]在各种实施例中，所述控制方法包括估计电源电压中存在的偶次谐波的测量结果，偶次谐波的测量结果包括获得跨DC总线测量的电压(v
dc
) 的一个或更多个频率分量的幅值和相位角度。在一些实施例中，DC总线电压(v
dc
)的幅值和相位角度是在供电频率三倍的频率处获得的。
[0008]在各种实施例中，所述控制方法包括：如果DC总线电压(v
dc
)的一个或更多个频率分量的幅值大于预设阈值幅值且如果相位角度小于阈值角度，则以第一预定角度触发上部支路开关且以第二预定角度触发下部支路开关；或如果幅值大于预设阈值幅值且如果相位角度大于阈值角度，则以第二预定角度触发上部支路开关且以第一预定角度触发下部支路开关。
[0009]在各种实施例中，预设阈值幅值是所得的电容器纹波电流的函数。在各种实施例中，第一预定角度在0
°
至45
°
的范围内。在各种实施例中，第二预定角度在0
°
至45
°
的范围内。
[0010]在各种实施例中，所述控制方法包括估计电源电压中存在的偶次谐波的测量结果，偶次谐波的测量结果包括使用计算电源电压(v
line
)的不对称性因子(AF)值。其中V
pos_peak
是正峰值电压， V
neg_peak
是负峰值电压，并且V
rms
是电源电压的均方根值。
[0011]在各种实施例中，所述控制方法包括：在AF大于阈值且V
line
的正峰值大于V
line
的负峰值的绝对值的情况下以第三预定角度触发上部支路开关和以第四预定角度触发下部支路开关；或者在AF大于阈值且v
line
的正峰值小于V
line
的负峰值的绝对值的情况下以第四预定角度触发上部支路开关和以第三预定角度触发下部支路开关。
[0012]在各种实施例中，所述控制方法包括：在AF小于阈值并且过零检测器(ZCD)的平均值小于第一ZCD阈值的情况下，以第三预定角度触发上支路开关和以第四预定角度触发下支路开关；或者在AF小于阈值并且 ZCD的平均值大于第二ZCD阈值的情况下，则以第四预定角度触发上支路开关和以第三预定角度触发下支路开关。在各种实施例中，第三预定角度在0
°
至45
°
的范围内。在各种实施例中，第四预定角度在0
°
至45
°
的范围内。
[0013]在各种实施例中，AF的阈值是低于保护DC总线电容器所需的阈值的较低值。在各种实施例中，第一ZCD阈值是高于保护DC总线电容器所需的阈值的较高值。在各种实施例中，第二ZCD阈值角度是低于保护 DC总线电容器所需的阈值的较低值。
附图说明
[0014]本专利技术具有其它优点和特征，当结合附图时，根据本专利技术的以下详细描述和所附权利要求，这些优点和特征将更加显而易见。
[0015]图1示出了具有负载的ASD的示意图。
[0016]图2示出了用于控制开关以最小化偶次谐波的影响的方法1。
[0017]图3示出了用于控制开关以最小化偶次谐波的影响的方法2。
[0018]图4示出了控制方法1对三相完全控制的AC
‑
DC转换器的适用性。
[0019]图5示出了控制方法2对三相完全控制的AC
‑
DC转换器的适用性。
[0020]图6A示出了在R
SCE
＝1200并且具有0
°
角的二次谐波＝4％的情况下DC总线电压v
dc
的瞬时波形，图6B示出了在没有控制逻辑或控制逻辑电路的情况下频域中的DC总线电压v
dc
的频谱，图6C示出了在具有控制逻辑的情况下频域中的DC总线电压v
dc
的频谱。
[0021]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使受控桥式整流器在系统中运行的控制方法(200)，包括：提供(201)驱动系统，所述驱动系统包括电源(101)、DC和/或AC扼流器(118)、输入受控桥式整流器电路(110)、DC总线(120)以及一个或更多个控制器，所述输入受控桥式整流器电路(110)包括上支路半导体开关(112)、下支路半导体开关(114)，所述DC总线(120)包括DC电容器(122)，其特征在于，所述控制方法包括：估计电源电压中存在的偶次谐波的测量结果；由所述一个或更多个控制器基于所估计的测量结果以不同的预定角度触发上支路开关和下支路开关；以及抑制电源电压中存在的偶次谐波在DC总线电容器上的影响。2.根据权利要求1所述的控制方法(200)，其特征在于，估计电源电压中存在的偶次谐波的测量结果包括：以三倍于电源频率分量的频率分量获得跨DC总线(120)测量的电压(v
dc
)的幅值和相位角度。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：在该幅值大于预设阈值幅值且相位角度小于阈值角度的情况下，以第一预定角度触发(211)上支路开关且以第二预定角度触发下支路开关；或者在该幅值大于预设阈值幅值且所述相位角度大于阈值角度的情况下，以所述第二预定角度触发(213)上支路开关且以所述第一预定角度触发下支路开关。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述预设阈值幅值是所得的电容器纹波电流的函数。5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述第一预定角度在0
°
至45
°
的范围内。6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述第二预定角度在0
°
至45
°
的范围内。7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，估计电源电压中存在的偶次谐波的测量结果包括使用计算(305)电源电压的不对称性因子(AF)值，其中，V
pos_peak

【专利技术属性】
技术研发人员：塞沙德里，
申请(专利权)人：印度理工学院马德拉斯分校，
类型：发明
国别省市：