一种三相电压型PWM整流器启动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种三相电压型PWM整流器启动控制方法，包括以下步骤：S1.不控整流阶段，通过两相串联限流电阻给直流母线电容充电；S2.软启动控制阶段，切除电阻，dq轴控制信号以线性规律变化，使用载波等效SVM产生功率器件控制信号；S3.电压电流双闭环控制阶段。本发明专利技术在三相整流器软启动阶段，直接给定线性调制信号，结合载波PWM方法，增加整流器交流侧电压，减小电网电压和整流器交流侧电压差，有效解决了整流器启动过程中的电流冲击或过流问题，提高了整流器的可靠性，适用于两电平或三电平电压型PWM整流器。压型PWM整流器。压型PWM整流器。

【技术实现步骤摘要】
一种三相电压型PWM整流器启动控制方法


[0001]本专利技术涉及电力设备控制
，更具体的说是涉及一种三相电压型PWM整流器启动控制方法。

技术介绍

[0002]三相电压型PWM整流器具有高效率、高功率因数和输出电压可调的优点，在电动汽车充电机、焊割机和储能系统等领域得到广泛应用。三相电压型PWM整流器输出侧接有大电容，为了防止冲击电流损耗整流器设备，三相交流电通过限流电阻接入对电容充电，电容电压充电完后切除限流电阻，工作切换至正常闭环控制，实现输入电压电流单位功率因数和输出电压恒定。由于切换时整流器交流侧电压与电网电压存在较大电压差，导致切换控制时输入电流过大，引起系统保护停机或损坏整流设备。
[0003]三相PWM整流器一般采用电压电流双闭环控制，不控整流切换至闭环控制时，直流电压给定与实际值偏差较大，电压外环饱和使交流侧电压难以控制，输入电感压降较大产生电流冲击。常规启动电流抑制方法，通过调整直流电压外环，如让参考电压按照一定规律变化，结合负载电流前馈，使电流内环参考值不饱和，调节交流侧电压，减小输入电流值。还有结合参考电压轨迹与分段闭环增益的新方法，使内环输出控制信号在一定范围内，抑制了输入电流冲击。也有通过判断电流极性、电路模态切换和占空比控制实现无限流电阻的软启动控制方法。
[0004]通过调节外环参考电压的启动控制方式，降低电压变化率，改变了闭环控制方式，需要整定启动时闭环控制参数，且动态响应速度有限；通过电路模态切换的占空比控制方法，方法复杂，使用场景受限。
[0005]因此，如何提供一种简单可靠的三相PWM整流器启动方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种三相电压型PWM整流器启动控制方法，克服了传统基于闭环给定参数时所需要的繁琐整定过程，解决了三相PWM整流器启动过程中的电流冲击问题，适用于两电平或三电平电压型PWM整流器。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种三相电压型PWM整流器启动控制方法，包括以下步骤：
[0009]S1、不控整流阶段：通过两相串联限流电阻给直流母线电容充电；
[0010]S2、软启动控制阶段：输出直流电压达到限值时，切除限流电阻，状态选择软启动控制，使dq轴控制信号以线性规律变化，并使用载波等效SVM产生功率器件控制信号；
[0011]S3、电压电流双闭环控制阶段：空载采用Burst模式维持直流输出电压，负载加入后切换至电压电流双闭环控制模式，并使用载波等效SVM产生功率器件控制信号。
[0012]进一步的，S1中，在两相中串入限流电阻R
st
，三相电网电压通过限流电阻对输出直
流电容充电，不控整流阶段最大相电流I
ucdmax
为：
[0013][0014]其中，U
pk
为电网相电压峰值。
[0015]进一步的，S2中，通过控制继电器将限流电阻短路，输出直流电压达到限值时为切除时刻，限值的计算公式为：
[0016]U
ucdst
＝1.7
·
U
pk
[0017]其中，U
ucdst
为直流电压限值。
[0018]进一步的，S2中，切除限流电阻后，状态选择软启动控制，q轴控制信号u
cmq
为0，d轴控制信号u
cmd
变化规律为：
[0019][0020]其中，n为软启动控制阶段，限流电阻切除时开始计数值，n＝0,1,2
…
；u
dc
为当前采样周期的直流侧电压瞬时值；u
dc_n0
为前一采样周期T
s
的直流侧电压瞬时值；C
nt
为调制度下降比例系数。
[0021]进一步的，调制度下降比例系数C
nt
的计算公式为：
[0022][0023]其中，N
max
为软启动控制过程的最大计数；U
pk
为电网相电压峰值；U
dcn
为额定直流侧电压；
[0024]软启动控制时间为：N
max
T
s
。
[0025]进一步的，S2中，载波等效SVM利用d轴和q轴控制信号，得到三相控制信号v
aj
：
[0026]v
aj
＝v
rj
+v
zz j＝a,b,c
[0027]其中，v
rj
为三相调制波信号，v
zz
为零序分量；
[0028]三相调制波信号v
rj
的计算公式为：
[0029][0030]其中，v
ra
、v
rb
和v
rc
为三相正弦调制波信号，θ为锁相环节得到的角度；u
cmd
为d轴控制信号；u
cmq
为q轴控制信号。
[0031]进一步的，三电平PWM整流器的零序分量v
zz
的计算公式为：
[0032][0033]其中，v
max
、v
min
分别为三相信号v
rza
、v
rzb
和v
rzc
中的最大值和最小值；
[0034]三相信号v
rza
、v
rzb
和v
rzc
的计算公式为：
[0035][0036]进一步的，两电平PWM整流器的零序分量v
zz
的计算公式为：
[0037][0038]其中，v
max
、v
min
分别为三相信号v
ra
、v
rb
和v
rc
中的最大值和最小值。
[0039]进一步的，S3中，空载时，采用Burst模式维持直流输出电压，当输出电压小于额定值，则选择软启动控制，当输出电压超过额定值，则关闭开关管；负载加入后，切换至电压电流双闭环控制模式；其中，额定值为直流电压参考值。
[0040]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种三相电压型PWM整流器启动控制方法，在不控整流切换至闭环控制时，直接给定线性调制信号，使交流侧电压从不控整流时电压平滑上升至额定调制度时电压，结合载波PWM方法，增加整流器交流侧电压，减小电网电压和整流器交流侧电压差，有效解决了整流器启动过程中的电流冲击或过流问题，提高了整流器的可靠性，适用于两电平或三电平电压型PWM整流器。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相电压型PWM整流器启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、不控整流阶段：通过两相串联限流电阻给直流母线电容充电；S2、软启动控制阶段：输出直流电压达到限值时，切除限流电阻，状态选择软启动控制，使dq轴控制信号以线性规律变化，并使用载波等效SVM产生功率器件控制信号；S3、电压电流双闭环控制阶段：空载采用Burst模式维持直流输出电压，负载加入后切换至电压电流双闭环控制模式，并使用载波等效SVM产生功率器件控制信号。2.根据权利要求1所述的一种三相电压型PWM整流器启动控制方法，其特征在于，S1中，在两相中串入限流电阻R
st
，三相电网电压通过限流电阻对输出直流电容充电，不控整流阶段最大相电流I
ucdmax
为：其中，U
pk
为电网相电压峰值。3.根据权利要求1所述的一种三相电压型PWM整流器启动控制方法，其特征在于，S2中，通过控制继电器将限流电阻短路，输出直流电压达到限值时为切除时刻，限值的计算公式为：U
ucdst
＝1.7
·
U
pk
其中，U
ucdst
为直流电压限值。4.根据权利要求1所述的一种三相电压型PWM整流器启动控制方法，其特征在于，S2中，切除限流电阻后，状态选择软启动控制，q轴控制信号u
cmq
为0，d轴控制信号u
cmd
变化规律为：其中，n为软启动控制阶段，限流电阻切除时开始计数值，n＝0,1,2
…
；u
dc
为当前采样周期的直流侧电压瞬时值；u
dc_n0
为前一采样周期T
s
的直流侧电压瞬时值；C
nt
为调制度下降比例系数。5.根据权利要求4所述的一种三相电压型PWM整流器启动控制方法，其特征在于，调制度下降比例系数C
nt
的计算公式为：其中，N
max
为软启动控制过程的最大计数；U
pk
为电网相电压峰值；U
dcn
为额定直流侧电压；软启动控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文杰，胡存刚，曹文平，李浩然，刘碧，芮涛，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：