一種三相電壓型PWM整流器啟動(dòng)電流沖擊抑制方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及PWM整流控制領(lǐng)域，具體來說是一種三相電壓型PWM整流器啟動(dòng)電流沖擊抑制方法。檢測(cè)整流器交流側(cè)電網(wǎng)電壓、輸入電流及直流側(cè)母線電壓，將檢測(cè)到的電網(wǎng)電壓、輸入電流經(jīng)3s/2r變換，得出電網(wǎng)電壓和輸入電流在dq坐標(biāo)系下的分量，將電壓給定值按照規(guī)律1變化后經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器輸出作為有功電流分量id的給定，無功電流的給定值是按照規(guī)律2變化，有功電流和無功電流分別經(jīng)電流調(diào)節(jié)器輸出dq坐標(biāo)系下的電壓矢量指令值，再經(jīng)2r/2s變換成αβ坐標(biāo)系下的指令值，后由SVPWM模塊調(diào)制產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號(hào)。本發(fā)明專利技術(shù)可有效抑制整流器在空載或帶載啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)涉及PWM整流控制領(lǐng)域，具體來說是一種三相電壓型PWM整流器啟動(dòng)電流沖擊抑制方法。檢測(cè)整流器交流側(cè)電網(wǎng)電壓、輸入電流及直流側(cè)母線電壓，將檢測(cè)到的電網(wǎng)電壓、輸入電流經(jīng)3s/2r變換，得出電網(wǎng)電壓和輸入電流在dq坐標(biāo)系下的分量，將電壓給定值按照規(guī)律1變化后經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器輸出作為有功電流分量id的給定，無功電流的給定值是按照規(guī)律2變化，有功電流和無功電流分別經(jīng)電流調(diào)節(jié)器輸出dq坐標(biāo)系下的電壓矢量指令值，再經(jīng)2r/2s變換成αβ坐標(biāo)系下的指令值，后由SVPWM模塊調(diào)制產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號(hào)。本專利技術(shù)可有效抑制整流器在空載或帶載啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性。【專利說明】—種三相電壓型PWM整流器啟動(dòng)電流沖擊抑制方法
本專利技術(shù)涉及PWM整流控制領(lǐng)域，具體來說是一種三相電壓型PWM整流器啟動(dòng)電流沖擊抑制方法。
技術(shù)介紹
電壓型PWM整流器具有交流側(cè)交流電流低諧波、單位功率因數(shù)、能量雙向流動(dòng)及恒定直流電壓控制等優(yōu)點(diǎn)，日益引起人們的關(guān)注。在PWM整流器控制系統(tǒng)中，交流側(cè)電流的控制是電壓型PWM整流器的重要性能指標(biāo)。三相電壓型PWM整流器的直接電流控制策略是通過對(duì)交流側(cè)電流的直接控制而使其跟隨電流給定信號(hào)的控制方法，采用交流電流內(nèi)環(huán)、直流電壓外環(huán)構(gòu)成整流器控制系統(tǒng)，這種基于坐標(biāo)變換的直接電流控制方法控制精度高、調(diào)節(jié)速度快，既可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)，又可控制直流電壓恒定。但是直接電流控制中的比例積分(PI)調(diào)節(jié)器會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)瞬間在整流器交流側(cè)產(chǎn)生很大的沖擊電流，這將不能達(dá)到交流側(cè)電流的有效控制這一關(guān)鍵性能指標(biāo)要求，并且使得功率器件承受較大的瞬時(shí)電流應(yīng)力，影響系統(tǒng)的可靠性，甚至?xí)p壞整流器，使其不能正常工作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于提供一種解決采用直接電流控制技術(shù)中啟動(dòng)電流沖擊大的不足的三相電壓型PWM整流器啟動(dòng)電流沖擊的抑制方法。本專利技術(shù)的目的是通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種三相電壓型PWM整流器啟動(dòng)電流沖擊抑制方法，包括以下步驟:檢測(cè)整流器交流側(cè)電網(wǎng)電壓、輸入電流及直流側(cè)母線電壓，將檢測(cè)到的電網(wǎng)電壓、輸入電流經(jīng)3s/2r變換，得出電網(wǎng)電壓和輸入電流在dq坐標(biāo)系下的分量，將電壓給定值按照規(guī)律I變化后經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器輸出作為有功電流分量id的給定，無功電流的給定值是按照規(guī)律2變化，有功電流和無功電流分別經(jīng)電流調(diào)節(jié)器輸出dq坐標(biāo)系下的電壓矢量指令值，再經(jīng)2r/2s變換成α β坐標(biāo)系下的指令值，后由SVPWM模塊調(diào)制產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號(hào)。上述步驟中所述的規(guī)律I的變化是:整流器啟動(dòng)時(shí)在At1時(shí)間內(nèi)外環(huán)電壓給定值沿y = kx2曲線上升至udc;/2,隨后再沿曲線X= Δ 從udc;/2上升至udc;(ud。為穩(wěn)態(tài)直流側(cè)母線電壓)。上述步驟中所述的規(guī)律2的變化是:從整流器啟動(dòng)開始到At2時(shí)間內(nèi)將直流側(cè)電容電流i。反饋至i,閉環(huán)，在At2時(shí)間內(nèi)直流側(cè)電容電流i。作為無功電流環(huán)的給定值。At2時(shí)間后無功電流環(huán)的給定值仍為O。本專利技術(shù)的有益效果為:本專利技術(shù)基于直接電流控制的基礎(chǔ)上，采用在整流器啟動(dòng)瞬間使直流電壓外環(huán)給定值和無功電流內(nèi)環(huán)給定值按照一定的規(guī)律變化的方法，可有效抑制整流器在空載或帶載啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)，可以做到啟動(dòng)時(shí)直流側(cè)電壓無超調(diào)，動(dòng)態(tài)性能好，方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)。【專利附圖】【附圖說明】圖1為本專利技術(shù)一種三相電壓型PWM整流器電流沖擊抑制方法控制框圖。圖2為采用原電壓電流雙閉環(huán)控制的實(shí)施例在空載啟動(dòng)時(shí)整流器輸入側(cè)A相電流波形。圖3為采用本專利技術(shù)方法控制下的實(shí)施例在空載啟動(dòng)時(shí)整流器輸入側(cè)A相電流波形。圖4為采用原電壓電流雙閉環(huán)控制的實(shí)施例在滿載啟動(dòng)時(shí)整流器輸入側(cè)A相電流波形。圖5為采用本專利技術(shù)方法控制下的實(shí)施例在滿載啟動(dòng)時(shí)整流器輸入側(cè)A相電流波形。圖6為采用原電壓電流雙閉環(huán)控制的實(shí)施例在空載啟動(dòng)時(shí)直流側(cè)電壓波形。圖7為采用本專利技術(shù)方法控制下的實(shí)施例在空載啟動(dòng)時(shí)直流側(cè)電壓波形。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步說明:本專利技術(shù)中作用時(shí)間At1的選取與整流器的參數(shù)有關(guān)。作用時(shí)間At2的選取是按照直流側(cè)電容上無功功率達(dá)到最大的作用時(shí)間作為依據(jù)。結(jié)合圖1，網(wǎng)側(cè)電壓傳感器檢測(cè)到交流側(cè)電壓，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，從abc坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)換到α β坐標(biāo)系，在α β坐標(biāo)系下得出α β坐標(biāo)系與dq坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換所需的空間定位角θ，進(jìn)一步得出檢測(cè)到的交流電壓在dq坐標(biāo)系下的分量eq,采用d軸定向，則ed=E, eq=0。網(wǎng)側(cè)電流傳感器檢測(cè)整流器輸入側(cè)交流電流，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，根據(jù)空間定位角θ，從abc坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到dq坐標(biāo)系,得出dq坐標(biāo)系下的有功分量id和無功分量iq。將從直流側(cè)檢測(cè)到的電壓值ud。與電壓給定值Udc*相比較后經(jīng)外環(huán)電壓調(diào)節(jié)器輸出有功電流給定值i/，再由i/與實(shí)際檢測(cè)到的id相比較經(jīng)電流調(diào)節(jié)器后，再進(jìn)行電流前饋解耦以及電網(wǎng)電壓前饋補(bǔ)償，使系統(tǒng)得到解耦。外環(huán)電壓給定值Udc*是按照啟動(dòng)時(shí)在Δt1時(shí)間內(nèi)沿y = kx2曲線上升至udc/2,隨后再沿曲線X=Δt1從udc/2上升至UDC。其中Δt1時(shí)間的選取與整流器的參數(shù)有關(guān)。無功電流環(huán)的控制與有功控制相同，為了更好的實(shí)現(xiàn)在啟動(dòng)時(shí)減小電流沖擊，從啟動(dòng)開始到Δt2時(shí)間內(nèi)將直流側(cè)電容電流i。反饋至iq閉環(huán)，在Δt2時(shí)間內(nèi)直流側(cè)電容電流i。作為無功電流環(huán)的給定值。Δt2時(shí)間后無功電流環(huán)的給定值仍為O。其中，Δt2的選取是按照直流側(cè)電容上無功功率達(dá)到最大時(shí)的作用時(shí)間作為依據(jù)。經(jīng)解耦后可得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓指令值u/和u/，再經(jīng)過2r/2s坐標(biāo)反變換，得到三相電壓型PWM整流器采用電壓空間矢量調(diào)制的輸入端電壓指令矢量在α β坐標(biāo)系下的分量u/和u/，再根據(jù)此計(jì)算電壓空間矢量所在的扇區(qū)及各矢量的作用時(shí)間，進(jìn)而分配PWM整流器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本專利技術(shù)實(shí)施例用來解釋本專利技術(shù)，而不是對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行限制，在專利技術(shù)的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本專利技術(shù)做出的任何修改和改變，都落入本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。實(shí)施例本專利技術(shù)采用直流側(cè)穩(wěn)態(tài)輸出電壓值為300V，額定負(fù)載30 Ω，額定容量為3kW，交流側(cè)電壓峰值100V，外環(huán)電壓給定值Udc*的變化曲線y = kx2中取k=3500000，Λ t1=6.5ms,取直流側(cè)電容電流i。作為無功電流環(huán)的給定值的時(shí)間Δ t2=4.5ms,進(jìn)行仿真驗(yàn)證。圖2、圖4和圖6是采用原電壓電流雙閉環(huán)控制的波形圖。圖3、圖5和圖7是采用本專利技術(shù)的控制方法后的波形圖。由圖2和圖3相比較可知，采用本專利技術(shù)的控制方法后，整流器空載啟動(dòng)沖擊電流由原來穩(wěn)態(tài)電流的3倍減小為穩(wěn)態(tài)電流的1.3倍。由圖4和圖5相比較可知，采用本專利技術(shù)的控制方法后，整流器滿載啟動(dòng)沖擊電流由原來穩(wěn)態(tài)電流的3倍減小為穩(wěn)態(tài)電流的1.35倍左右。圖6和圖7可知，采用本專利技術(shù)控制方法可以做到直流側(cè)啟動(dòng)電壓無超調(diào)。綜上可知，采用在整流器啟動(dòng)瞬間使直流電壓外環(huán)給定值和無功電流內(nèi)環(huán)給定值分別按照一定的規(guī)律變化的方法，可有效抑制整流器在空載或帶載啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)，可以做到啟動(dòng)時(shí)直流側(cè)電壓無超調(diào)，動(dòng)態(tài)性能好，方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)。【權(quán)利要求】1.一種三相電壓型PWM整流器啟動(dòng)電流沖擊抑制方法，包括: 檢測(cè)整流器交流側(cè)電網(wǎng)電壓、輸入電流及直流側(cè)母線電壓，將檢測(cè)到的電網(wǎng)電壓、輸入電流經(jīng)3s/2r變換本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種三相電壓型PWM整流器啟動(dòng)電流沖擊抑制方法，包括：檢測(cè)整流器交流側(cè)電網(wǎng)電壓、輸入電流及直流側(cè)母線電壓，將檢測(cè)到的電網(wǎng)電壓、輸入電流經(jīng)3s/2r變換，得出電網(wǎng)電壓和輸入電流在dq坐標(biāo)系下的分量，將電壓給定值按照規(guī)律1變化后經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器輸出作為有功電流分量id的給定，無功電流的給定值是按照規(guī)律2變化，有功電流和無功電流分別經(jīng)電流調(diào)節(jié)器輸出dq坐標(biāo)系下的電壓矢量指令值，再經(jīng)2r/2s變換成αβ坐標(biāo)系下的指令值，后由SVPWM模塊調(diào)制產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號(hào)；所述的規(guī)律1的變化是：整流器啟動(dòng)時(shí)在Δt1時(shí)間內(nèi)外環(huán)電壓給定值沿y＝kx2曲線上升至udc/2，隨后再沿曲線x＝Δt1從udc/2上升至udc，udc為穩(wěn)態(tài)直流側(cè)母線電壓；所述的規(guī)律2的變化是從整流器啟動(dòng)開始到Δt2時(shí)間內(nèi)將直流側(cè)電容電流ic反饋至iq閉環(huán)，在Δt2時(shí)間內(nèi)直流側(cè)電容電流ic作為無功電流環(huán)的給定值。Δt2時(shí)間后無功電流環(huán)的給定值仍為0。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姚緒梁，王旭，楊光儀，馮麗媛，從曉丹，張文清，汪光照，孫亞，王偉，謝科星，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：黑龍江;23