一种三相功率变流器的综合控制方法

摘要

本发明公开了一种三相功率变流器的综合控制方法，该种功率变流器不仅能整流输出能量供给负载，而且能够补偿临近的非线性负载产生的无功和谐波电流；针对有功和无功电流的控制，提出了一种基波电流的快速跟踪控制方法，根据稳态时的基波电压电流关系计算出系统的前馈基波调制信号，进行基波电流的快速跟踪控制；针对谐波电流的控制，首先将谐波电流的跟踪误差进行基波域的dq变换，将6k±1次的两种谐波变换成dq坐标下的6k次的一种谐波，这样仅需要一个6k次谐振控制器即可以实现对6k±1次的两种谐波的控制和补偿，大大减少了谐波控制器的数量，提高了控制系统的实用性。

主权项

1.一种三相功率变流器的综合控制方法，包括三相功率变流器，所述三相功率变流器包括三个功率开关臂，所述三个功率开关臂各通过一个滤波电感接电网，所述三相功率变流器直流侧通过直流电容接后级负载，所述滤波电感与所述电网之间并联有三相负载；其特征在于，该方法为：1）将三相功率变流器直流侧参考电压与检测的三相功率变流器直流侧电压u_dc相减，然后经过PI控制器的调节处理后输出三相功率变流器直流侧电压的调节指令I_dc；2）根据直流侧电压的调节指令I_dc、后级负载功率P_d和三相负载补偿无功功率Q_C，计算出三相功率变流器的基波指令信号：$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{fCa}}^{*}=(I_{\mathrm{dc}}+\frac{{2P}_d}{3U})\sin w_{1}t+\frac{{2Q}_C}{3U}\cos w_{1}t\\ i_{\mathrm{fCb}}^{*}=(I_{\mathrm{dc}}+\frac{{2P}_d}{3U})\sin (w_{1}t-2\pi /3)+\frac{{2Q}_C}{3U}\cos (w_{1}t-2\pi /3)\\ i_{\mathrm{fCc}}^{*}=(I_{\mathrm{dc}}+\frac{{2P}_d}{3U})\sin (w_{1}t+2\pi /3)+\frac{{2Q}_C}{3U}\cos (w_{1}t+2\pi /3)\end{array}\right.$其中U为电网电压幅值，w₁表示基波角频率；3）将三相功率变流器的基波指令信号与三相功率变流器的输出电流信号i_Ca,i_Cb,i_Cc相减，得到电流的跟踪误差信号ε_fCa,ε_fCb,ε_fCc，然后经过基波谐振控制器，得到基波跟踪误差调制信号ΔV_fCa,ΔV_fCb,ΔV_fCc，其中基波谐振控制器的s域表达式为K_i1表示基波积分系数且0<K_i1<20，w₁表示基波角频率；4）根据后级负载功率P_d、三相负载补偿无功功率Q_C和三相电网电压，计算出前馈基波调制信号V_fa、V_fb、V_fc为：$\left\{\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{fa}}=\frac{2}{u_{\mathrm{dc}}}[U\sin w_{1}t-w_{1}L\frac{{2P}_d}{3U}\sin (w_{1}t+\pi /2)-w_{1}L\frac{{2Q}_C}{3U}\cos (w_{1}t+\pi /2)]\\ V_{\mathrm{fb}}=\frac{2}{u_{\mathrm{dc}}}[U\sin (w_{1}t-2\pi /3)-w_{1}L\frac{{2P}_d}{3U}\sin (w_{1}t-\pi /6)-w_{1}L\frac{{2Q}_C}{3U}\cos (w_{1}t-\pi /6)]\\ V_{\mathrm{fc}}=\frac{2}{u_{\mathrm{dc}}}[U\sin (w_{1}t+2\pi /3)-w_{1}L\frac{2P_d}{3U}\sin (w_{1}t+7\pi /6)-w_{1}L\frac{{2Q}_C}{3U}\cos (w_{1}t+7\pi /6)]\end{array}\right.$其中w₁，L分别为基波角频率和输出滤波电感值；5）将三相功率变流器的基波跟踪误差调制信号ΔV_fCa,ΔV_fCb,ΔV_fCc和前馈基波调制信号相加V_fCa,V_fCb,V_fCc，得到三相功率变流器的基波调制信号6）将三相功率变流器的基波调制信号和谐波调制信号相加，得到三相功率变流器的基波和谐波综合调制信号7）将三相功率变流器的基波和谐波综合调制信号送入PWM调制单元，输出得到三相功率变流器的开关驱动信号，驱动三相功率变流器的功率开关管输出期望的电压电流。