一种脉冲宽度调制PWM整流器控制方法及PWM整流器技术

本发明专利技术实施例提供一种脉冲宽度调制PWM整流器控制方法及PWM整流器，所述PWM整流器控制方法为基于重复控制补偿的无源性控制方法，该方法包括：通过拉格朗日-夏比积分法获取PWM整流器的基于端口受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律；将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制。本发明专利技术实施例可以实现单位功率因数PWM整流的同时在不检测负载谐波电流的情况下较好地抑制电网谐波干扰，以改善电能质量，相对于传统PWM整流器在不增加硬件成本的条件下具有谐波抑制和无功补偿的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电カ系统
，尤其涉及一种PWM (Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)整流器控制方法及PWM整流器。
技术介绍
理想的电カ系统以额定电压和恒定频率(50Hz或者60Hz)的标准正弦波不间断地向用户提供稳定可靠的电能。随着工业技术的发展及生产的需要，特别是近几十年以来电カ电子技术的发展，电カ系统提供的电能大部分都经过电カ电子技术二次变换以后再提供给用电设备使用，使电能得到了更充分的利用，大大地提高了人类生产和生活的效率和舒适性。但是电力电子设备的本身的非线性和时变性使得电カ系统的电压波形发生的严重的 畸变，已经成为电カ系统中最主要的谐波源，其带来的危害已经引起了人们的广泛关注。另一方面，由计算机技术和微电子技术的控制的自动化工业生产线特别是飞速发展的IT产业对电能质量的要求越来越严格，任何电能质量问题都可能导致生产的中断或者设备的损害，严重影响エ厂正常生产，给用户带来巨大的经济损失。因此，对改善电能质量的研究迫在眉睫，如何抑制电网谐波，改善电能质量成为近年来的研究热点。目前的应对方法主要有两种一是对产生谐波和无功的不控整流和相控整流的整流器本身进行改造；ニ是在电力系统中加载谐波滤波和无功补偿装置。在第一种方法中，在几千瓦以下较小功率的应用场合一般使用功率因素校正方法(Power Factor Correction,PFC);在几百千瓦以上的大功率场合一般使用多重化技术。而エ业中广泛使用的几千瓦到几百千瓦的功率场合，PWM整流器因具有如下优点具有交流侧谐波电流小、単位功率因数，能量双向流动，可以实现恒定电压电流控制，从而引起了广泛关注，现在其已经开始在一部分场合开始应用，但是传统PWM整流器也存在如下缺点只能通过控制使整流器及其负载等效为ー线性负载，保证流入PWM整流器电流为単位功率因数，对电网中其他非线性负载带来的谐波问题无法抑制；功能单ー导致其性价比不高阻碍了其大范围推广应用。在第二种方法中，目前无源LC (电感电容)调谐滤波器使用最广泛，但是ー个重要趋势就是采用有源电カ滤波器(Active Power Filter,APF)。有源电カ滤波器也是ー种电カ电子装置。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生ー个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量(在电カ系统中，把频率为50Hz正弦波的电压或者电流称为基波电压或者电流。频率为50Hz整数倍的波形称为高次谐波，简称谐波)。根据有源电カ滤波器的基本原理，需要先把负载电流中的谐波和无功电流提取出来，控制器再根据參考谐波电流控制发出与系统谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到系统中来抵消谐波和无功电流。由于有源电カ滤波器补偿的对象为高次谐波，导致目前有源电カ滤波器在控制中存在很多难以克服的问题(I)高精度、实时的谐波电流检测问题。在有源滤波器控制方法中需要实时检测非线性负载的谐波电流。由于有源电カ滤波器需要补偿的对象为动态变化非常得快的非线性负载产生的谐波电流，所以谐波检测系统必须能精确和快速的检测出系统的谐波电流。由于基于傅立叶变换的频域检测方法太复杂，对硬件要求太高，在目前的硬件水平下实时性无法保证。目前应用最广泛的是基干“瞬时无功功率理论”的谐波检测算法。但是此种方法在谐波提取过程当中要用到低通滤波器，低通滤波器会导致检测到的谐波參考信号有一定的延时，影响补偿效果。(2)參考谐波电流跟踪问题。有源电カ滤波器的控制策略是保证其补偿性能的关键性的技木。由于有源电カ滤波器补偿对象为一次到多次不等的无功和谐波电流，因此需要控制器有足够的电流带宽，同时电カ系统中的各种非线性电カ电子负载的动态变化难以预知，导致有源滤波器需要的补偿的谐波电流的次数以及大小变化无常，因此，选择ー个比较完美的高性能的控制器对科研和工程人员是ー个比较严峻的挑战。(3)补偿谐波设备的成本问题。根据有源滤波器的基本原理，为了保证其正常エ作，不仅需要实时检测三相负载谐波电流作为參考，而且需要实时检测有源电カ滤波器的三相补偿电流作为控制器反馈输入，因此需要大量高速高精度的传感器设备以及高速高精度的信号调理电路和计算能力強大的处理器，再加上本身的大量大功率电カ电子全控器 件，因此价格比较昂贵。综上可见，(I)现在的传统意义上PWM整流器只能实现自身単位功率因数整流，但是不具备对电网中其他负载引起的电网谐波进行抑制的功能。(2)目前对电网谐波进行抑制的设备包括无源滤波器和有源滤波器都存在一定的缺点。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种脉冲宽度调制PWM整流器控制方法及PWM整流器，可以实现单位功率因数PWM整流的同时在不检测负载谐波电流的情况下较好地抑制电网谐波干扰，以改善电能质量。一方面，本专利技术实施例提供了一种脉冲宽度调制PWM整流器控制方法，所述PWM整流器控制方法为基于重复控制补偿的无源性控制方法，该方法包括 通过拉格朗日-夏比积分法获取PWM整流器的基于端ロ受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律；将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制。可选的，在本专利技术ー实施例中，所述将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，在重复信号发生器作用下，通过对所述PWM整流器的无源控制信号的波形误差的逐周期补偿，以在稳态时实现对基波有功、或无功、或高次谐波电流干扰、或“死区效应”带来的周期性干扰抑制。可选的，在本专利技术ー实施例中，所述根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括当PWM整流器直流侧带有负载时且电网中公共耦合点之后没有其他非线性或者无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法使公共耦合点之前的电网电流为单位功率因数；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有无功负载时，将PWM整流器置于无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出无功电流对电网进行无功补偿；或者，当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后只有非线性负载时，将PWM整流器置于谐波抑制状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流对电网谐波电流进行抑制。可选的，在本专利技术一实施例中，所述根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制，包括当PWM整流器空载而且电网中公共耦合点之后既有非线性负载又有无功负载时，将PWM整流器置于谐波抑制和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器发出与电网谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流和无功电流，以对电网进行谐波电流抑制和无功补偿；或者，当PWM整流器直流侧带有负载而且电网中公共耦合点之后有无功负载时，将PWM整流器置于PWM整流和无功补偿状态，利用所述基于重复控制补偿的无源性控制方法控制PWM整流器对自身本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲宽度调制PWM整流器控制方法，其特征在于，所述PWM整流器控制方法为基于重复控制补偿的无源性控制方法，该方法包括：通过拉格朗日？夏比积分法获取PWM整流器的基于端口受控耗散哈密顿模型的互联和阻尼配置的控制规律；将重复控制与无源控制组成的复合控制器作为PWM整流器的控制器，根据所述控制规律，通过重复控制对无源控制进行补偿，以对周期性干扰进行抑制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志珊，邱银锋，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：