一种三相电压源型PWM整流器的电流控制方法

摘要

一种三相电压源型PWM整流器的电流控制方法。该方法在静止坐标系下，采用双闭环矢量控制策略。通过采集整流器的交流侧电压、电流和直流电压，计算得到整流器的交流电流给定值，并与实际值进行比较、计算后送入H∞电流调节器，其输出信号与电网电压前馈信号相加得到整流器桥端电压参考信号，再经过脉宽调制生成整流器的开关控制信号，用于控制IGBT的通断并实现电能变换功能。本发明通过建立整流器及其滤波器的数学模型，将H∞电流调节器设计转变为求解H∞标准问题；考虑整流器参数不确定以及固有LC震荡等问题的影响，构造合理的权函数对H∞电流调节器进行优化设计，通过H∞电流调节器调节三相电压源型PWM整流器的输出电流，控制整流器直流电压及输出功率。

主权项

一种三相电压源型PWM整流器的电流控制方法，所述的控制方法包括以下步骤：(1)测量整流器电网侧的三相电压u_{g_abc}和三相电流i_{g_abc}，并经过静止三相/两相坐标变换，得到电网电压u_{g_αβ}和电流i_{g_αβ}；(2)由步骤(1)得到的电网电压u_{g_αβ}和电流i_{g_αβ}，计算整流器注入电网的有功功率P_g和无功功率Q_g；(3)将整流器注入电网的无功功率Q_g与额定值进行比较，得到无功功率误差信号△Q_g；(4)测量整流器直流母线电压U_dc，并与额定值进行比较，得到直流电压误差信号△U_dc；(5)将无功功率误差信号△Q_g、直流电压误差信号△U_dc分别通过比例积分调节，得到网侧电流在dq轴同步坐标系下的参考信号和(6)利用电网电压u_{g_αβ}将网侧电流在dq轴同步坐标系下的参考信号和转换到静止坐标系下，得到静止坐标系下的电流参考信号(7)将静止坐标系下的电流i_{g_αβ}与电流参考信号进行比较，得到电流误差信号△i_{g_αβ}；(8)将电流误差信号△i_{g_αβ}送入H∞电流调节器，H∞电流调节器的输出加上网侧电压前馈信号，得到整流器桥端电压参考信号(9)将整流器桥端电压参考信号作为脉宽调制模块的参考信号，脉宽调制输出为整流器的开关信号s_a，s_b，s_c，其特征在于，所述步骤(8)中的H∞电流调节器的设计方法如下：(1)在两相静止αβ坐标系下，建立带LCL滤波器的三相整流器的数学模型；该模型的输入为电网电压u_{g_αβ}，以及整流器桥端控制电压u_{c_αβ}；输出为电流i_{g_αβ}；(2)构造性能权函数W_p，噪声权函数W_n，以及控制权函数W_u，并与三相整流器的数学模型共同构成广义控制对象P；广义控制对象P的输入为电流参考信号电网电压u_{g_αβ}，以及电流测量噪声n_αβ；广义控制对象P的输出为性能加权输出z₁与控制加权输出z₂，H∞电流调节器问题从而被转化成求解一个标准H∞问题；(3)采用黎卡提(Riccati)方法求解所述H∞问题，即通过迭代寻找得到一个2输入2输出的参数化H∞电流调节器K，使得广义控制对象P与H∞电流调节器K组成的闭环回路的H∞范数最小。