一種無電流傳感器的三相Vienna整流器制造技術(shù)

一種無電流傳感器的三相Vienna整流器，包括Vienna整流電路、單閉環(huán)控制、中點(diǎn)電位平衡控制和SVPWM脈寬調(diào)制四個(gè)部分。采用這種無電流傳感器的三相Vienna整流器，能夠降低Vienna整流器的生產(chǎn)成本，提高整個(gè)控制系統(tǒng)的工作效率，加入平衡因子的SVPWM具有良好的中點(diǎn)電位平衡控制能力，省去電流內(nèi)環(huán)，使控制系統(tǒng)具有高效性，同時(shí)算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，具有工程實(shí)用價(jià)值。

A three-phase Vienna rectifier without current sensor

A three-phase Vienna rectifier without current sensors consists of four parts, Vienna rectifier circuit, single closed loop control, neutral point potential balance control and SVPWM pulse width modulation. The three-phase Vienna rectifier without current sensor, Vienna rectifier can reduce production cost, improve the work efficiency of the whole control system, adding the balance factor SVPWM has a neutral point potential balancing control ability, eliminating the current inner loop, so that the control system has high efficiency, and the algorithm is simple and practical.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種無電流傳感器的三相Vienna整流器
本專利技術(shù)涉及一種三相Vienna整流器，尤其涉及一種無電流傳感器的三相Vienna整流器。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)無電流傳感器控制策略是一種間接電流控制算法，采用電流重構(gòu)技術(shù)來獲得網(wǎng)側(cè)三相電流信息，以實(shí)現(xiàn)無電流傳感器控制策略。該算法雖節(jié)約成本，但是需要重構(gòu)網(wǎng)側(cè)電流，從而降低電流內(nèi)環(huán)的控制準(zhǔn)確性；其與傳統(tǒng)電壓電流雙閉環(huán)控制策略類似，采用雙閉環(huán)控制，電流波形受電流內(nèi)環(huán)控制參數(shù)影響較大，并且控制算法較復(fù)雜。三相Vienna整流器，因其開關(guān)數(shù)目少電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無輸出電壓橋臂直通、無需設(shè)置開關(guān)死區(qū)、輸入電流諧波含量低、可實(shí)現(xiàn)輸入單位功率因數(shù)校正等優(yōu)點(diǎn)，受到各國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注。隨著Vienna整流器應(yīng)用場(chǎng)合的多樣化，對(duì)其靜、動(dòng)態(tài)性能的要求也越來越高，由于該整流器是一個(gè)非線性系統(tǒng)，采用常規(guī)的雙閉環(huán)PI控制算法難以達(dá)到理想的控制效果。Vienna整流器與傳統(tǒng)三電平整流器的性能類似，用以解決傳統(tǒng)三電平整器中點(diǎn)電位平衡問題的控制算法，可以應(yīng)用在Vienna整流器中。模糊控制算法，該算法雖不易受控制系統(tǒng)影響，便于移植，但設(shè)計(jì)控制規(guī)則較為煩瑣，不易實(shí)現(xiàn)編程，在整流器研究中應(yīng)用較少，而目前主要采用PI控制器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服Vienna整流器的生產(chǎn)成本，整個(gè)控制系統(tǒng)的工作效率低的難題，本專利技術(shù)提出一種無電流傳感器的三相Vienna整流器。本專利技術(shù)采用SVPWM提高電壓利用率，降低開關(guān)工作頻率和關(guān)開損耗，同時(shí)SVPWM控制具有更好的動(dòng)態(tài)性能，另外利用PI控制器輸出的平衡因子控制冗余矢量對(duì)的作用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電位平衡。無電流傳感器的三相Vienna整流器包括：Vienna整流電路、單閉環(huán)控制、中點(diǎn)電位平衡控制和SVPWM脈寬調(diào)制四個(gè)部分。所述Vienna整流電路是電流驅(qū)動(dòng)型功率因數(shù)校正整流器，開關(guān)管兩端的電壓由開關(guān)管自身狀態(tài)和輸入電流方向共同決定。所述單閉環(huán)控制是基于無電流傳感器的單閉環(huán)控制策略，該算法利用直流側(cè)電壓與參考給定電壓的誤差，計(jì)算調(diào)制波定向。所述中點(diǎn)電位平衡控制利用PI控制器輸出的平衡因子控制冗余矢量對(duì)的作用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電位平衡。所述SVPWM脈寬調(diào)制時(shí)加入平衡因子準(zhǔn)確控制中點(diǎn)電位平衡的SVPWM調(diào)制。本專利技術(shù)的有益效果是：降低Vienna整流器的生產(chǎn)成本，提高整個(gè)控制系統(tǒng)的工作效率，加入平衡因子的SVPWM具有良好的中點(diǎn)電位平衡控制能力，省去電流內(nèi)環(huán)，使控制系統(tǒng)具有高效性。附圖說明圖1三相Vienna整流器主電路。圖2單閉環(huán)控制算法原理框圖。具體實(shí)施方式圖1中，ua、ub和uc為三相輸入電源；ia、ib和ic為三相輸入電流；ip、in為輸出直流母線正向和負(fù)向電流；L1、L2和L3為三相濾波電感，其值為L(zhǎng)；Cp、Cn為直流側(cè)上下電容，其值為C；vCp、vCn分別為上下直流電容的電壓；RL為輸出電阻負(fù)載；Sa,b,c為三相開關(guān)函數(shù)，每個(gè)雙向開關(guān)由1個(gè)主控開關(guān)器件和4個(gè)二極管組成，結(jié)構(gòu)如圖1左半部所示；每只橋臂上存在上下兩只快速恢復(fù)二極管(a相：VDap、VDan)。Vienna整流器是電流驅(qū)動(dòng)型功率因數(shù)校正整流器，開關(guān)管兩端的電壓由開關(guān)管自身狀態(tài)和輸入電流方向共同決定。以a相為例，輸入電流為正，開關(guān)開通，開關(guān)管被鉗位在直流正極，此時(shí)開關(guān)兩端電壓Vap為vCp(Vdc/2)；若輸入電流為負(fù)，開關(guān)開通，開關(guān)管被鉗位在直流負(fù)極，此時(shí)開關(guān)兩端電壓Van為vCn(-Vdc/2)；開關(guān)管關(guān)斷，無論電流正負(fù)，開關(guān)管被鉗位在直流中點(diǎn)N。圖2中，算法利用直流側(cè)電壓與參考給定電壓的誤差，將誤差信號(hào)作為PI控制器的輸入量，PI控制器的輸出作為電源電壓與功率開關(guān)端電壓的相角差，它被用于調(diào)制波定向。由于調(diào)制波的幅值Mα在一個(gè)開關(guān)工作周期內(nèi)變化很小，能量傳遞的過程主要依靠相角Mθ來進(jìn)行控制，另外對(duì)幅值的合理控制是Vienna整流器工作在單位功率因數(shù)下的重要條件，同時(shí)也是獲得高質(zhì)量正弦電流波形的關(guān)鍵因素。整個(gè)電壓外環(huán)傳遞函數(shù)是一個(gè)三階系統(tǒng)，通過合理設(shè)計(jì)PI調(diào)節(jié)器使系統(tǒng)獲得充裕的相角裕度和增益裕度，按照額定參數(shù)計(jì)算，在最佳阻尼比下，系統(tǒng)電壓外環(huán)的PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)計(jì)分別為kP≈14.5，kI≈187。通過上面的PI調(diào)節(jié)器對(duì)電位差進(jìn)行控制，即使在負(fù)載不平衡的情況下，中點(diǎn)電位也能夠得到有效的平衡控制。為消除諧波和減小開關(guān)管通斷損耗，采用七段對(duì)稱矢量合成模式的SVPWM調(diào)制，即每次矢量變化一次，開關(guān)管動(dòng)作一次，采用從正小冗余矢量或負(fù)冗余矢量開始，開關(guān)管依次的開關(guān)順序?yàn)閂3+(1,0,0)—V2(1,0,-1)—V4(1,-1,-1)—V3-(0,-1,-1)—V4(1,-1,-1)—V2(1,0,-1)—V3+(1,0,0)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無電流傳感器的三相Vienna整流器，其特征在于：Vienna整流電路、單閉環(huán)控制、中點(diǎn)電位平衡控制和SVPWM脈寬調(diào)制四個(gè)部分。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種無電流傳感器的三相Vienna整流器，其特征在于：Vienna整流電路、單閉環(huán)控制、中點(diǎn)電位平衡控制和SVPWM脈寬調(diào)制四個(gè)部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無電流傳感器的三相Vienna整流器，其特征在于所述Vienna整流電路是電流驅(qū)動(dòng)型功率因數(shù)校正整流器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無電流傳感器的三相Vienna整流器，其特征在于所述單閉...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李曉波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：李曉波，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧,21