專利名稱：矩陣式變換器在電網(wǎng)電壓非正常時的補償控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交流電能變換裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及矩陣式變換器的控制方法。
背景技術(shù)：
矩陣式變換器是一種三相-三相交流電能變換裝置，由9個具有雙向?qū)ê完P(guān)斷能力的開關(guān)構(gòu)成，如圖1所示。其中Si，j(i＝A，B，C；j＝a，b，c)表示一個雙向開關(guān)，每個雙向開關(guān)可由兩個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)和兩個快恢復二極管組成。矩陣式變換器的電路還包括由三相電感(La，Lb，Lc)和三相電容器(Ca，Cb，Cc)組成的輸入濾波器。圖1中Va0，Vb0，Vc0表示輸入側(cè)三相電網(wǎng)電壓，ia，ib，ic表示輸入側(cè)三相電流，VAB，VBC，VCA表示輸出側(cè)三相線電壓，iA，iB，iC表示輸出側(cè)三相線電流。
矩陣式變換器的輸入側(cè)是電網(wǎng)電壓，而輸出側(cè)通常是交流電機等負載設(shè)備。通過對矩陣式變換器9個雙向開關(guān)通斷的控制，可以實現(xiàn)幅值和頻率均可變的輸出電壓，從而驅(qū)動交流電機運行。
三相-三相矩陣式變換器在理論上可以等效為一個虛擬電壓源整流器(VSR)和一個虛擬電壓源逆變器(VSI)的虛擬連接，如圖2所示。圖2中Va0，Vb0，Vc0表示輸入側(cè)三相電網(wǎng)電壓，Spa，Spb，Spc，Sna，Snb，Snc表示VSR的開關(guān)，SAp，SBp，SCp，SAn，SBn，SCn表示VSI的開關(guān)，Vdc，Idc分別表示虛擬直流側(cè)的電壓和電流。根據(jù)這個等效電路模型，傳統(tǒng)的空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)方法可以分別應用到VSR和VSI上，從而實現(xiàn)對矩陣式變換器的控制。
首先，利用傳統(tǒng)的空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)方法對VSR的輸入相電流進行合成。根據(jù)檢測到的輸入相電壓空間矢量 和用戶設(shè)定的輸入相移角i可以確定希望得到的輸入相電流空間矢量的位置。任意時刻輸入相電流空間矢量 可由兩個相鄰的非零開關(guān)狀態(tài)矢量 和 (從i1-i6中選擇)和一個零開關(guān)狀態(tài)矢量(從i0，i7中選擇)合成而得到，如圖3所示?？臻g矢量的合成依據(jù)平行四邊形法則，如圖4所示，圖中輸入相電流空間矢量扇區(qū)角θsc表示輸入相電流空間矢量在扇區(qū)中所處的位置。而開關(guān)狀態(tài)矢量的持續(xù)時間(通常用占空比dμ、dv和d0c表示)可根據(jù)空間矢量調(diào)制原理和正弦定理計算得到，dμ＝Tμ/Ts＝mc·sin(60°-θsc)，dv＝Tv/Ts＝mc·sin(θsc)， (1)d0c＝T0c/Ts＝1-dμ-dv式中mc是輸入線電流空間矢量的調(diào)制比0≤mc≤1，Ts是采樣周期長度。
VSR將輸入三相交流電壓變?yōu)橐粋€虛擬直流電壓，而VSI將這個虛擬直流電壓再變?yōu)檩敵鋈嘟涣麟妷骸?br> 利用傳統(tǒng)的空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)方法對VSI的輸出線電壓進行合成。輸出線電壓空間矢量的合成原理可由圖5和圖6表示，圖6中輸出線電壓空間矢量扇區(qū)角θsv表示輸出線電壓空間矢量在扇區(qū)中所處的位置。任意時刻輸出線電壓空間矢量 可由兩個相鄰的非零開關(guān)狀態(tài)矢量 和 (從V1-V6中選擇)和一個零開關(guān)狀態(tài)矢量(從V0，V7中選擇)合成而得到，而開關(guān)狀態(tài)矢量的持續(xù)時間(通常用占空比dα、dβ和d0v表示)可根據(jù)空間矢量調(diào)制原理和正弦定理計算得到，dα＝Tα/Ts＝mv·sin(60°-θsv)，dβ＝Tβ/Ts＝mv·sin(θsv)， (2)d0v＝T0v/Ts＝1-dα-dβ其中mv是輸出線電壓空間矢量的調(diào)制比0≤mv≤1，Ts是采樣周期長度。
將VSR的輸入相電流空間矢量脈寬調(diào)制過程和VSI的輸出線電壓空間矢量脈寬調(diào)制過程結(jié)合起來，就可以實現(xiàn)對矩陣式變換器的調(diào)制。具體調(diào)制過程如下，在每個采樣周期內(nèi)，根據(jù)上述空間矢量脈寬調(diào)制原理，共有5個開關(guān)狀態(tài)組合，分別由開關(guān)狀態(tài)矢量 和 和 和 和 以及零矢量決定。這5個開關(guān)狀態(tài)組合在采樣周期內(nèi)的持續(xù)時間(用占空比表示)可由式(1)和式(2)相乘而得到dαμ＝dα·dμ＝m·sin(60°-θsv)·sin(60°-θsc)＝Tαμ/Ts，dβμ＝dβ·dμ＝m·sin(θsv)·sin(60°-θsc)＝Tβμ/Ts，dαv＝dα·dv＝m·sin(60°-θsv)·sin(θsc)＝Tαv/Ts，(3)dβv＝dβ·dv＝m·sin(θsv)·sin(θsc)＝Tβv/Ts，d0＝1-dαμ-dβμ-dαv-dβv＝T0/Ts，
其中，0≤m＝mv·mc≤1為矩陣式變換器空間矢量脈寬調(diào)制比。
矩陣式變換器的控制電路根據(jù)計算得到的開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間來安排9個雙向開關(guān)的導通和關(guān)斷動作，從而實現(xiàn)輸入、輸出的正弦波形和可控的輸入功率因數(shù)。
在正常情況下，輸入側(cè)電網(wǎng)電壓為三相幅值相同、頻率相同、相位互差120度的正弦波信號。而在電網(wǎng)電壓正常的情況下，矩陣式變換器的輸出電流也是三相幅值相同、頻率相同、相位互差120度的正弦波信號。
電網(wǎng)電壓的非正常情況通常包括兩種1)三相電壓幅值不平衡；2)三相電壓幅值瞬時跌落。三相電壓幅值不平衡是指電網(wǎng)三相電壓的幅值大小不相等；而三相電壓幅值瞬時跌落是指電網(wǎng)三相電壓的幅值突然同時變小，并維持一段時間(長度通常為數(shù)個毫秒至數(shù)十秒)再恢復正常的現(xiàn)象。
當電網(wǎng)電壓出現(xiàn)幅值不平衡和幅值瞬時跌落的情況時，如果仍采用傳統(tǒng)的SVPWM技術(shù)，經(jīng)過VSR得到的虛擬直流電壓將不再是恒定的，而是一個變化的量，因而再經(jīng)過VSI變換后得到的輸出電壓波形也會發(fā)生變化，并導致輸出電流波形發(fā)生畸變。在電網(wǎng)電壓幅值不平衡的情況下，輸出電流中除基波分量外還含有低次諧波分量。在電網(wǎng)電壓幅值瞬時跌落的情況下，輸出電流幅值也相應地變小。
在電網(wǎng)電壓非正常的情況下，產(chǎn)生畸變的輸出電壓和輸出電流，會對交流電機的運行性能造成嚴重的影響，甚至損壞電機設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)的空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的不足之處，提出了兩種矩陣式變換器在電網(wǎng)電壓非正常時的補償控制方法，可對輸出線電壓進行實時的補償，并可改善輸出電流的波形。
本發(fā)明的一種矩陣式變換器在電網(wǎng)電壓非正常時的補償控制方法，其特征在于，采用反饋補償控制，具體包括以下步驟1)通過檢測得到矩陣式變換器的三相輸出電流isa，isb，isc，對其進行三相-兩相的變換，得到兩相靜止坐標系下的電流分量ids和iqs， 2)再經(jīng)過靜止-旋轉(zhuǎn)坐標變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的電流分量im和it， 式中θ是用戶端電機轉(zhuǎn)子在靜止-旋轉(zhuǎn)坐標變換時的電角度；
3)由用戶設(shè)定的電流指令值im*，it*分別與im，it相減的結(jié)果eim，eit經(jīng)過比例積分(PI)調(diào)節(jié)器得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓指令值Vm*，Vt*eim=im*-im,eit=it*-it]]>Vm*=KPmeim+KIm∫eimdt]]>Vt*=KPteit+KIt∫eitdt]]>式中KPm，KIm，KPt，KIt是PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，各參數(shù)的取值范圍為1＜KPm＜4，100＜KIm＜200，1＜KPt＜4，100＜KIt＜120；4)Vm*，Vt*經(jīng)過旋轉(zhuǎn)-靜止坐標變換成為靜止兩相坐標系下的電壓指令值Vds*，Vqs*， 式中θ是用戶端電機轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)-靜止坐標變換時的電角度；5)該電壓指令值V*ds，Vqs*再經(jīng)過下式計算得到輸出線電壓空間矢量的調(diào)制比mv和空間矢量扇區(qū)角θsvmv=Vds*2+Vqs*2Vom_ref]]>式中Vom_ref是用戶端電機額定電壓對應的輸出線電壓空間矢量的幅值；θsv=mod(arctg(Vqs*Vds*)-π6,π3)]]>6)由mv，θsv和用戶設(shè)定的輸入相電流空間矢量調(diào)制比mc及檢測得到的輸入相電流空間矢量扇區(qū)角θsc，計算各個開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間；
dαμ＝dα·dμ＝mv·mc·sin(60°-θsv)·sin(60°-θsc)＝Tαμ/Ts，dβμ＝dβ·dμ＝mv·mc·sin(θsv)·sin(60°-θsc)＝Tβμ/Ts，dαv＝dα·dv＝mv·mc·sin(60°-θsv)·sin(θsc)＝Tαv/Ts，dβv＝dβ·dv＝mv·mc·sin(θsv)·sin(θsc)＝Tβv/Ts，d0＝1-dαμ-dβμ-dαv-dβv＝T0/Ts，7)根據(jù)開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間安排矩陣式變換器的雙向開關(guān)的導通和關(guān)斷，實現(xiàn)對矩陣式變換器的控制。
上述方法的特點及效果在傳統(tǒng)的SVPWM控制方法中，只是根據(jù)空間矢量的指令值決定矩陣式變換器中的雙向開關(guān)的通斷，并不包括輸出電流閉環(huán)控制環(huán)節(jié)。采用上述反饋補償控制方法，實現(xiàn)了輸出電流的閉環(huán)控制，當電網(wǎng)電壓幅值發(fā)生不平衡或瞬時跌落時，虛擬直流電壓也發(fā)生變化，不再是一個恒定的量，而輸出電壓和電流也會發(fā)生相應的畸變。采用反饋補償控制方法中，通過將兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的電流指令值im*，it*設(shè)定為恒定值，并利用輸出電流的閉環(huán)控制，可對輸出線電壓空間矢量進行實時的補償，并在一定程度上改善輸出電流的波形。
本發(fā)明的另一種矩陣式變換器在電網(wǎng)電壓非正常時的補償控制方法，其特征在于，采用前饋補償控制，具體包括以下步驟1)通過檢測到的矩陣式變換器三相輸入電壓usa，usb，usc，對其進行三相-兩相的變換，得到兩相靜止坐標系下的輸入電壓分量Vid和Viq， 2)用戶設(shè)定的輸出線電壓空間矢量調(diào)制比mv與Vid，Viq經(jīng)過補償控制算法，得到補償后的調(diào)制比mv_cp，補償算法公式如下Vdc=Vid2+Viq2]]>mv_cp=mv·(Vi_refVdc)]]>
式中Vdc是根據(jù)輸入電壓分量計算得到的虛擬直流電壓，Vi_ref是電網(wǎng)電壓正常時計算得到的矩陣式變換器虛擬直流電壓值；由Vid，Viq得到代表輸入相電流空間矢量位置的扇區(qū)角θsc 式中輸入相移角i表示輸入相電壓空間矢量和輸入相電流空間矢量位置上的相差；3)由該補償后的輸出線電壓空間矢量調(diào)制比mv_cp及輸出線電壓空間矢量扇區(qū)角θsv和用戶設(shè)定的輸入相電流空間矢量調(diào)制比mc，該輸入相電流空間矢量扇區(qū)角θsc計算出各個開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間；dαμ＝dα·dμ＝mv_cp·mc·sin(60°-θsv)·sin(60°-θsc)＝Tαμ/Ts，dβμ＝dβ·dμ＝mv_cp·mc·sin(θsv)·sin(60°-θsc)＝Tβμ/Ts，dαv＝dα·dv＝mv_cp·mc·sin(60°-θsv)·sin(θsc)＝Tαv/Ts，dβv＝dβ·dv＝mv_cp·mc·sin(θsv)·sin(θsc)＝Tβv/Ts，d0＝1-dαμ-dβμ-dαv-dβv＝T0/Ts，4)根據(jù)開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間安排矩陣式變換器的雙向開關(guān)的導通和關(guān)斷，實現(xiàn)對矩陣式變換器控制。
上述方法的特點及效果在傳統(tǒng)的SVPWM控制方法中，只是根據(jù)空間矢量的指令值決定矩陣式變換器中9個雙向開關(guān)的通斷，并不包括輸入電壓檢測和前饋控制環(huán)節(jié)。當電網(wǎng)電壓幅值發(fā)生不平衡或瞬時跌落時，虛擬直流電壓也發(fā)生變化，不再是一個恒定的量。采用上述前饋補償控制方法，通過實時檢測輸入電壓，計算得到虛擬直流電壓值，并根據(jù)該電壓值實時地修改輸出線電壓空間矢量的調(diào)制比，從而對輸出電壓進行補償，并有效地改善輸出電流的波形。


圖1為一般矩陣式變換器結(jié)構(gòu)和雙向開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為矩陣式變換器等效電路——虛擬電壓源整流器(VSR)和虛擬電壓源逆變器(VSI)示意3為VSR輸入相電流空間矢量調(diào)制6扇區(qū)示意4為VSR輸入相電流空間矢量合成示意5為VSI輸出線電壓空間矢量調(diào)制6扇區(qū)示意6為VSI輸出線電壓空間矢量合成示意7為反饋補償控制方法的流程8為采用反饋補償控制方法的實施例示意9為前饋補償控制方法的流程10為采用前饋補償控制方法的實施例示意11為三相電壓不平衡時輸出線電流補償效果圖(a)為采用傳統(tǒng)SVPWM的矩陣式變換器輸出線電流(b)為采用反饋補償控制方法的矩陣式變換器輸出線電流(c)為采用前饋補償控制方法的矩陣式變換器輸出線電流圖12為電網(wǎng)電壓瞬時跌落時輸出線電流補償效果圖(a)為采用傳統(tǒng)SVPWM的矩陣式變換器輸出線電流(b)為采用反饋補償控制方法的矩陣式變換器輸出線電流(c)為采用前饋補償控制方法的矩陣式變換器輸出線電流具體實施方式
本發(fā)明提出的兩種矩陣式變換器在電網(wǎng)電壓非正常時的補償控制方法，結(jié)合附圖及實施例詳細說明如下本發(fā)明采用反饋補償控制方法如圖7所示，包括以下步驟1)通過檢測得到矩陣式變換器的三相輸出電流isa，isb，isc，對其進行三相-兩相的變換，得到兩相靜止坐標系下的電流分量ids和iqs， 2)再經(jīng)過靜止-旋轉(zhuǎn)坐標變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的電流分量im和it， 式中θ是用戶端電機轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)-靜止坐標變換時的電角度0≤θ＜2π；3)由用戶設(shè)定的兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的電流指令值im*，it*分別與im，it相減的誤差eim，eit經(jīng)過比例積分(PI)調(diào)節(jié)器而得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓指令值Vm*，Vt*；
eim=im*-im,eit=it*-it]]>Vm*=KPmeim+KIm∫eimdt]]>Vt*=KPteit+KIt∫eitdt--(6)]]>式中KPm，KIm，KPt，KIt是PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，各參數(shù)的取值范圍為1＜KPm＜4，100＜KIm＜200，1＜KPt＜4，100＜KIt＜120；4)Vm*，Vt*經(jīng)過旋轉(zhuǎn)-靜止坐標變換成為靜止兩相坐標系下的電壓指令值Vds*，Vqs*， 式中θ是用戶端電機轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)-靜止坐標變換時的電角度，0≤θ＜2π；5)該電壓指令值Vds*，Vqs*再經(jīng)過計算得到輸出線電壓空間矢量的調(diào)制比mv和空間矢量扇區(qū)角θsv；mv=Vds*2+Vqs*2Vom_ref--(8)]]>式中Vom_ref是電機額定電壓對應的輸出線電壓空間矢量的幅值；θsv=mod(arctg(Vqs*Vds*)-π6,π3)--(9)]]>6)由mv，θsv和用戶設(shè)定的輸入相電流空間矢量調(diào)制比mc，檢測得到的輸入相電流空間矢量扇區(qū)角θsc，計算各個開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間；
dαμ＝dα·dμ＝mv·mc·sin(60°-θsv)·sin(60°-θsc)＝Tαμ/Ts，dβμ＝dβ·dμ＝mv·mc·sin(θsv)·sin(60°-θsc)＝Tβμ/Ts，dαv＝dα·dv＝mv·mc·sin(60°-θsv)·sin(θsc)＝Tαv/Ts，(10)dβv＝dβ·dv＝mv·mc·sin(θsv)·sin(θsc)＝Tβv/Ts，d0＝1-dαμ-dβμ-dαv-dβv＝T0/Ts，7)換流控制電路根據(jù)開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間安排矩陣式變換器的9個雙向開關(guān)的導通和關(guān)斷，實現(xiàn)換流控制。
上述反饋補償控制方法的實施例如圖8所示，其中步驟1)-6)可由數(shù)字信號處理器DSP TMS320F240實現(xiàn)，控制程序用匯編語言編寫，其中步驟7)的換流控制電路由可編程邏輯器件CPLD EPM7064SLC44實現(xiàn)，其中的控制程序為已有技術(shù)。
本發(fā)明的前饋補償控制方法如圖9所示，具體包括以下步驟1)通過檢測到的矩陣式變換器三相輸入電壓usa，usb，usc，對其進行三相-兩相的變換，得到兩相靜止坐標系下的輸入電壓分量Vid和Viq， 2)由用戶設(shè)定的輸出線電壓空間矢量調(diào)制比mv和Vid，Viq經(jīng)過補償控制算法，得到補償后的調(diào)制比mv_cp，補償算法公式如下Vdc=Vid2+Viq2--(12)]]>mv_cp=mv·(Vi_refVdc)--(13)]]>式中Vdc是根據(jù)輸入電壓分量計算得到的虛擬直流電壓，Vi_ref是電網(wǎng)電壓正常時計算得到的矩陣式變換器虛擬直流電壓值；由Vid，Vip經(jīng)過計算得到代表輸入相電流空間矢量位置的扇區(qū)角θsc，
式中輸入相移角i表示輸入相電壓空間矢量和輸入相電流空間矢量位置上的相差；3)由補償后的輸出線電壓空間矢量調(diào)制比mv_cp，及輸出線電壓空間矢量扇區(qū)角θsv和用戶設(shè)定的輸入相電流空間矢量調(diào)制比mc，該輸入相電流空間矢量扇區(qū)角θsc計算各個開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間；dαμ＝dα·dμ＝mv_cp·mc·sin(60°-θsv)·sin(60°-θsc)＝Tαμ/Ts，dβμ＝dβ·dμ＝mv_cp·mc·sin(θsv)·sin(60°-θsc)＝Tβμ/Ts，dαv＝dα·dv＝mv_cp·mc·sin(60°-θsv)·sin(θsc)＝Tαv/Ts，(15)dβv＝dβ·dv＝mv_cp·mc·sin(θsv)·sin(θsc)＝Tβv/Ts，d0＝1-dαμ-dβμ-dαv-dβv＝T0/Ts，4)換流控制電路根據(jù)開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間安排矩陣式變換器的9個雙向開關(guān)的導通和關(guān)斷，實現(xiàn)換流控制。
上述前饋補償控制方法實施例如圖10所示，其中步驟1)-3)由數(shù)字信號處理器DSP TMS320F240實現(xiàn)，控制程序用匯編語言編寫，其中步驟4)的換流控制電路由可編程邏輯器件CPLD EPM7064SLC44實現(xiàn)，其中的控制程序為已有技術(shù)。
利用本發(fā)明兩種方法控制的一種矩陣式變換器包括9個雙向開關(guān)，每個雙向開關(guān)由2個IGBT器件和兩個快恢復二極管組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
上述兩種補償控制方法均已在一臺矩陣式變換器驅(qū)動異步電機調(diào)速系統(tǒng)的電路裝置上進行了實驗驗證，并取得了較好的補償效果。補償效果如下采用上述兩種補償控制方法的矩陣式變換器輸出電流波形如圖11、12所示。圖11是電網(wǎng)電壓幅值不平衡時的矩陣式變換器輸出電流，其中(a)采用傳統(tǒng)SVPWM控制方法的輸出線電流曲線；(b)采用反饋補償控制方法的輸出線電流曲線；(c)采用前饋補償控制方法的輸出線電流曲線。圖12是電網(wǎng)電壓幅值發(fā)生40ms瞬時跌落時的矩陣式變換器輸出電流，其中(a)采用傳統(tǒng)SVPWM控制方法的輸出線電流曲線；(b)采用反饋補償控制方法的輸出線電流曲線；(c)采用前饋補償控制方法的輸出電線流曲線。圖中虛線框內(nèi)表示電壓幅值跌落區(qū)間。
由以上結(jié)果可以看成，采用兩種補償控制方法都可以有效地改善矩陣式變換器在電網(wǎng)電壓不正常情況下的輸出波形，而且前饋方法比反饋方法補償效果更好。
權(quán)利要求
1.一種矩陣式變換器在電網(wǎng)電壓非正常時的補償控制方法，其特征在于，采用反饋補償控制，具體包括以下步驟1)通過檢測得到矩陣式變換器的三相輸出電流isa，isb，isc，對其進行三相—兩相的變換，得到兩相靜止坐標系下的電流分量ids和iqs， 2)再經(jīng)過靜止—旋轉(zhuǎn)坐標變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的電流分量im和it， 式中θ是用戶端電機轉(zhuǎn)子在靜止—旋轉(zhuǎn)坐標變換時的電角度；3)由用戶設(shè)定的電流指令值im*，it*分別與im，it相減的結(jié)果eim，rit經(jīng)過比例積分(PI)調(diào)節(jié)器得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓指令值Vm*，Vt*eim=im*-im,eit=it*-it]]>Vm*=KPmeim+KIm∫eimdt]]>Vt*=KPteit+KIt∫eitdt]]>式中KPm，KIm，KPt，KIt是PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，各參數(shù)的取值范圍為1＜KPm＜4，100＜KIm＜200，1＜KPt＜4，100＜KIt＜120；4)Vm*，Vt*經(jīng)過旋轉(zhuǎn)—靜止坐標變換成為靜止兩相坐標系下的電壓指令值Vds*，Vqs*， 式中θ是用戶端電機轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)—靜止坐標變換時的電角度；5)該電壓指令值Vds*，Vqs*再經(jīng)過下式計算得到輸出線電壓空間矢量的調(diào)制比mv和空間矢量扇區(qū)角θsvmv=Vds*2+Vqs*2Vom_ref]]>式中Vom_ref是用戶端電機額定電壓對應的輸出線電壓空間矢量的幅值；θsv=mod(arctg(Vqs*Vds*)-π6,π3)]]>6)由mv，θsv和用戶設(shè)定的輸入相電流空間矢量調(diào)制比mc及檢測得到的輸入相電流空間矢量扇區(qū)角θsc，計算各個開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間；dαμ＝dα·dμ＝mv·mc·sin(60°-θsv)·sin(60°-θsc)＝Tαμ/Ts，dβμ＝dβ·dμ＝mv·mc·sin(θsv)·sin(60°-θsc)＝Tβμ/Ts，dαv＝dα·dv＝mv·mc·sin(60°-θsv)·sin(θsc)＝Tαv/Ts，dβv＝dβ·dv＝mv·mc·sin(θsv)·sin(θsc)＝Tβv/Ts，d0＝1-dαμ-dβμ-dαv-dβv＝T0/TS，7)根據(jù)開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間安排矩陣式變換器的雙向開關(guān)的導通和關(guān)斷，實現(xiàn)對矩陣式變換器的控制。
2.一種矩陣式變換器在電網(wǎng)電壓非正常時的補償控制方法，其特征在于，采用前饋補償控制，具體包括以下步驟1)通過檢測到的矩陣式變換器三相輸入電壓usa，usb，usc，對其進行三相—兩相的變換，得到兩相靜止坐標系下的輸入電壓分量Vid和Viq， 2)用戶設(shè)定的輸出線電壓空間矢量調(diào)制比mv與Vid，Viq經(jīng)過補償控制算法，得到補償后的調(diào)制比mv_cp，補償算法公式如下Vdc=Vid2+Viq2]]>mv_cp=mv·(Vi_refVdc)]]>式中Vdc是根據(jù)輸入電壓分量計算得到的虛擬直流電壓，Vi_ref是電網(wǎng)電壓正常時計算得到的矩陣式變換器虛擬直流電壓值；由Vid，Viq得到代表輸入相電流空間矢量位置的扇區(qū)角θsc 式中輸入相移角i表示輸入相電壓空間矢量和輸入相電流空間矢量位置上的相差；3)由該補償后的輸出線電壓空間矢量調(diào)制比mv_cp及輸出線電壓空間矢量扇區(qū)角θsv和用戶設(shè)定的輸入相電流空間矢量調(diào)制比mc，該輸入相電流空間矢量扇區(qū)角θsc計算出各個開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間；dαμ＝dα·dμ＝mv_cp·mc·sin(60°-θsv)·sin(60°-θsc)＝Tαμ/Ts，dβμ＝dβ·dμ＝mv_cp·mc·sin(θsv)·sin(60°-θsc)＝Tβμ/Ts，dαv＝dα·dv＝mv_cp·mc·sin(60°-θsv)·sin(θsc)＝Tαv/Ts，dβv＝dβ·dv＝mv_cp·mc·sin(θsv)·sin(θsc)＝Tβv/Ts，d0＝1-dαμ-dβμ-dαv-dβv＝T0/TS，4)根據(jù)開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間安排矩陣式變換器的雙向開關(guān)的導通和關(guān)斷，實現(xiàn)對矩陣式變換器控制。
全文摘要
本發(fā)明屬于交流電能變換裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及兩種矩陣式變換器在電網(wǎng)電壓非正常時的補償控制方法。采用反饋補償控制方法，通過將兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的電流指令值i
文檔編號H02P21/00GK1588775SQ20041005690
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者孫凱, 周大寧, 黃立培 申請人:清華大學