一种单相桥式整流器输入电流三次谐波抑制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单相桥式整流器输入电流三次谐波抑制方法及系统，其中方法包括：采集电网的电压实时值u

【技术实现步骤摘要】
一种单相桥式整流器输入电流三次谐波抑制方法及系统


[0001]本专利技术涉及单相脉冲宽度调制PWM整流器
，更具体地，涉及一种单相桥式整流器输入电流三次谐波抑制方法及系统。

技术介绍

[0002]单相脉冲宽度调制PWM整流器是一种比较常见的AC
‑
DC变换拓扑。功率因数可控，能够实现能量的双向流动；电网输入电流正弦度高，谐波小；输出母线电压可控。广泛应用于各类中小功率AC
‑
DC
‑
DC电源的前级整流，在通信电源、超导储能、不间断电源、特种电源领域都有十分广泛的应用。
[0003]由于单相输入的功率具有两倍工频的周期性脉动，输出直流电压不可避免会存在相应的两倍工频纹波分量，这些两倍工频纹波被引入控制系统后，最终会造成电网电流波形的畸变，出现较大的三次谐波，增大电流的总谐波失真，影响电网的电能质量。
[0004]为了减小输出电压纹波对电网电流的影响，传统的做法是在反馈环路中引入低通滤波器，但这会减小系统的带宽，影响变换器的响应速度。因此，需要一种技术，以实现对单相桥式整流器输入电流三次谐波进行抑制。

技术实现思路

[0005]本专利技术技术方案提供一种单相桥式整流器输入电流三次谐波抑制方法及系统，以解决如何对单相桥式整流器输入电流三次谐波进行抑制的问题。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种单相桥式整流器输入电流三次谐波抑制方法，所述方法包括：
[0007]采集电网的电压实时值u
s
>，并计算电压幅值U
sm
；
[0008]基于所述电压实时值u
s
通过锁相环，获取电网的电压矢量角θ；基于所述电压矢量角θ，生成余弦信号cosθ；
[0009]基于预设的输出直流电压指令U
dc*
，经过电压外环控制环路得到电网有功电流指令I
sd*
；基于所述电压幅值U
sm
、所述余弦信号cosθ以及所述电网有功电流指令I
sd*
对电网功率波动进行预测；
[0010]基于预测的电网功率波动，结合单相脉冲宽度调制PWM整流器的硬件参数，预测输出电压中的电压波纹；
[0011]对所述电压纹波叠加至控制系统的输出电压实时值U
dc
，经过电压外环，获取电网电流有功值指令I
sd*
；基于所述电网电流有功值指令I
sd*
对单相脉冲宽度调制PWM整流器的输入电流三次谐波进行抑制。
[0012]优选地，所述基于所述电压实时值u
s
，通过锁相环，获取电网电压的矢量角θ，包括：
[0013]将电压实时值u
s
映射到两相静止坐标系得到u
sα
，将电压实时值u
s
延迟90
°
得到u
sβ
，将u
sα
、u
sβ
进行坐标变换得到两相旋转坐标系的u
sd
、u
sq
；经控制系统将u
sq
控制为0，加上
314rad/s的速度前馈，通过积分获取电网电压的矢量角θ。
[0014]优选地，预测的电网功率波动为：
[0015][0016]其中，p
s
为电网的实时功率，θ＝ωt，ω为电网电压角频率，t为时间，Δp
s
为功率的波动分量。
[0017]优选地，预测输出电压中的电压波纹为：
[0018][0019]其中，θ＝ωt，ω为电网电压角频率，t为时间，U
dc*
为输出电压指令值，C为单相脉冲宽度调制PWM整流器的输出滤波电容。
[0020]优选地，所述电网电流有功值指令I
sd*
为：
[0021][0022]其中，K
p
，K
i
为PI控制器的参数，s为拉普拉斯算子，U
dc*
为直流电压指令，U
dc
为输出电压实时采样值，Δu
dc
为预测的电压纹波。
[0023]基于本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种单相桥式整流器输入电流三次谐波抑制系统，所述系统包括：
[0024]初始单元，用于采集电网的电压实时值u
s
，并计算电压幅值U
sm
；
[0025]执行单元，用于基于所述电压实时值u
s
通过锁相环，获取电网的电压矢量角θ；基于所述电压矢量角θ，生成余弦信号cosθ；基于预设的输出直流电压指令U
dc*
，经过电压外环控制环路得到电网有功电流指令I
sd*
；基于所述电压幅值U
sm
、所述余弦信号cosθ以及所述电网有功电流指令I
sd*
对电网功率波动进行预测；基于预测的电网功率波动，结合单相脉冲宽度调制PWM整流器的硬件参数，预测输出电压中的电压波纹；
[0026]结果单元，用于对所述电压纹波叠加至控制系统的输出电压实时值U
dc
，经过电压外环，获取电网电流有功值指令I
sd*
；基于所述电网电流有功值指令I
sd*
对单相脉冲宽度调制PWM整流器的输入电流三次谐波进行抑制。
[0027]优选地，所述执行单元，用于基于所述电压实时值u
s
，通过锁相环，获取电网电压的矢量角θ，包括：
[0028]将电压实时值u
s
映射到两相静止坐标系得到u
sα
，将电压实时值u
s
延迟90
°
得到u
sβ
，将u
sα
、u
sβ
进行坐标变换得到两相旋转坐标系的u
sd
、u
sq
；经控制系统将u
sq
控制为0，加上314rad/s的速度前馈，通过积分获取电网电压的矢量角θ。
[0029]优选地，预测的电网功率波动为：
[0030][0031]其中，p
s
为电网的实时功率，θ＝ωt，ω为电网电压角频率，t为时间，Δp
s
为功率的波动分量。
[0032]优选地，预测输出电压中的电压波纹为：
[0033][0034]其中，θ＝ωt，ω为电网电压角频率，t为时间，U
dc*
为输出电压指令值，C为单相脉冲宽度调制PWM整流器的输出滤波电容。
[0035]优选地，所述电网电流有功值指令I
sd*
为：
[0036][0037]其中，K
p
，K
i
为PI控制器的参数，s为拉普拉斯算子，U
dc*
为直流电压指令，U
dc
为输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相桥式整流器输入电流三次谐波抑制方法，所述方法包括：采集电网的电压实时值u
s
，并计算电压幅值U
sm
；基于所述电压实时值u
s
通过锁相环，获取电网的电压矢量角θ；基于所述电压矢量角θ，生成余弦信号cosθ；基于预设的输出直流电压指令U
dc*
，经过电压外环控制环路得到电网有功电流指令I
sd*
；基于所述电压幅值U
sm
、所述余弦信号cosθ以及所述电网有功电流指令I
sd*
对电网功率波动进行预测；基于预测的电网功率波动，结合单相脉冲宽度调制PWM整流器的硬件参数，预测输出电压中的电压波纹；对所述电压纹波叠加至控制系统的输出电压实时值U
dc
，经过电压外环，获取电网电流有功值指令I
sd*
；基于所述电网电流有功值指令I
sd*
对单相脉冲宽度调制PWM整流器的输入电流三次谐波进行抑制。2.根据权利要求1所述的方法，所述基于所述电压实时值u
s
，通过锁相环，获取电网电压的矢量角θ，包括：将电压实时值u
s
映射到两相静止坐标系得到u
sα
，将电压实时值u
s
延迟90
°
得到u
sβ
，将u
sα
、u
sβ
进行坐标变换得到两相旋转坐标系的u
sd
、u
sq
；经控制系统将u
sq
控制为0，加上314rad/s的速度前馈，通过积分获取电网电压的矢量角θ。3.根据权利要求1所述的方法，预测的电网功率波动为：其中，p
s
为电网的实时功率，θ＝ωt，ω为电网电压角频率，t为时间，Δp
s
为功率的波动分量。4.根据权利要求1所述的方法，预测输出电压中的电压波纹为：其中，θ＝ωt，ω为电网电压角频率，t为时间，U
dc*
为输出电压指令值，C为单相脉冲宽度调制PWM整流器的输出滤波电容。5.根据权利要求1所述的方法，所述电网电流有功值指令I
sd*
为：其中，K
p
，K
i
为PI控制器的参数，s为拉普拉斯算子，U
dc*
为直流电压指令，U
dc
为输出电压实时采样值，Δu
dc
为预测的电压纹波。6.一种单相桥式整流器输入电流三次谐波抑制系统，所述系统包括：初始单元，用于采集电网的电压实时值u
s
，并计算电压幅值U
sm
；执行单元，用于基于所述电压实时值u
s
通过锁相...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊宽军，佘佳豪，周峰，李小飞，聂琪，胡琛，杨军，
申请(专利权)人：国家电网有限公司中国电力科学研究院有限公司国网江西省电力有限公司供电服务管理中心，
类型：发明
国别省市：