一種三相電壓型pwm整流器啟動電流沖擊抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及PWM整流控制領(lǐng)域，具體來說是一種三相電壓型PWM整流器啟動電流沖擊抑制方法。檢測整流器交流側(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坐標系下的電壓矢量指令值，再經(jīng)2r/2s變換成αβ坐標系下的指令值，后由SVPWM模塊調(diào)制產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。本發(fā)明可有效抑制整流器在空載或帶載啟動時的電流沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】—種三相電壓型PWM整流器啟動電流沖擊抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PWM整流控制領(lǐng)域，具體來說是一種三相電壓型PWM整流器啟動電流沖擊抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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)、能量雙向流動及恒定直流電壓控制等優(yōu)點，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。
[0003]三相電壓型PWM整流器的直接電流控制策略是通過對交流側(cè)電流的直接控制而使其跟隨電流給定信號的控制方法，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)器會導致啟動瞬間在整流器交流側(cè)產(chǎn)生很大的沖擊電流，這將不能達到交流側(cè)電流的有效控制這一關(guān)鍵性能指標要求，并且使得功率器件承受較大的瞬時電流應(yīng)力，影響系統(tǒng)的可靠性，甚至會損壞整流器，使其不能正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種解決采用直接電流控制技術(shù)中啟動電流沖擊大的不足的三相電壓型PWM整流器啟動電流沖擊的抑制方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]一種三相電壓型PWM整流器啟動電流沖擊抑制方法，包括以下步驟:
[0007]檢測整流器交流側(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坐標系下的電壓矢量指令值，再經(jīng)2r/2s變換成α β坐標系下的指令值，后由SVPWM模塊調(diào)制產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。
[0008]上述步驟中所述的規(guī)律I的變化是:整流器啟動時在At1時間內(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)。
[0009]上述步驟中所述的規(guī)律2的變化是:從整流器啟動開始到At2時間內(nèi)將直流側(cè)電容電流i。反饋至i,閉環(huán)，在At2時間內(nèi)直流側(cè)電容電流i。作為無功電流環(huán)的給定值。At2時間后無功電流環(huán)的給定值仍為O。
[0010]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明基于直接電流控制的基礎(chǔ)上，采用在整流器啟動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時的電流沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時，可以做到啟動時直流側(cè)電壓無超調(diào)，動態(tài)性能好，方法簡單，易于實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明一種三相電壓型PWM整流器電流沖擊抑制方法控制框圖。
[0012]圖2為采用原電壓電流雙閉環(huán)控制的實施例在空載啟動時整流器輸入側(cè)A相電流波形。
[0013]圖3為采用本發(fā)明方法控制下的實施例在空載啟動時整流器輸入側(cè)A相電流波形。
[0014]圖4為采用原電壓電流雙閉環(huán)控制的實施例在滿載啟動時整流器輸入側(cè)A相電流波形。
[0015]圖5為采用本發(fā)明方法控制下的實施例在滿載啟動時整流器輸入側(cè)A相電流波形。
[0016]圖6為采用原電壓電流雙閉環(huán)控制的實施例在空載啟動時直流側(cè)電壓波形。
[0017]圖7為采用本發(fā)明方法控制下的實施例在空載啟動時直流側(cè)電壓波形。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明:
[0019]本發(fā)明中作用時間At1的選取與整流器的參數(shù)有關(guān)。作用時間At2的選取是按照直流側(cè)電容上無功功率達到最大的作用時間作為依據(jù)。
[0020]結(jié)合圖1，網(wǎng)側(cè)電壓傳感器檢測到交流側(cè)電壓，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，從abc坐標系下轉(zhuǎn)換到α β坐標系，在α β坐標系下得出α β坐標系與dq坐標系轉(zhuǎn)換所需的空間定位角θ，進一步得出檢測到的交流電壓在dq坐標系下的分量eq,采用d軸定向，則ed=E, eq=0。
[0021]網(wǎng)側(cè)電流傳感器檢測整流器輸入側(cè)交流電流，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，根據(jù)空間定位角θ，從abc坐標系轉(zhuǎn)換到dq坐標系,得出dq坐標系下的有功分量id和無功分量iq。
[0022]將從直流側(cè)檢測到的電壓值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/與實際檢測到的id相比較經(jīng)電流調(diào)節(jié)器后，再進行電流前饋解耦以及電網(wǎng)電壓前饋補償，使系統(tǒng)得到解耦。
[0023]外環(huán)電壓給定值Udc*是按照啟動時在Δt1時間內(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時間的選取與整流器的參數(shù)有關(guān)。
[0024]無功電流環(huán)的控制與有功控制相同，為了更好的實現(xiàn)在啟動時減小電流沖擊，從啟動開始到Δt2時間內(nèi)將直流側(cè)電容電流i。反饋至iq閉環(huán)，在Δt2時間內(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)電容上無功功率達到最大時的作用時間作為依據(jù)。
[0025]經(jīng)解耦后可得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓指令值u/和u/，再經(jīng)過2r/2s坐標反變換，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坐標系下的分量u/和u/，再根據(jù)此計算電壓空間矢量所在的扇區(qū)及各矢量的作用時間，進而分配PWM整流器的驅(qū)動信號。
[0026]本發(fā)明實施例用來解釋本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。[0027]實施例
[0028]本發(fā)明采用直流側(cè)穩(wěn)態(tài)輸出電壓值為300V，額定負載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)的給定值的時間Δ t2=4.5ms,進行仿真驗證。
[0029]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是采用本發(fā)明的控制方法后的波形圖。由圖2和圖3相比較可知，采用本發(fā)明的控制方法后，整流器空載啟動沖擊電流由原來穩(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，采用本發(fā)明的控制方法后，整流器滿載啟動沖擊電流由原來穩(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，采用本發(fā)明控制方法可以做到直流側(cè)啟動電壓無超調(diào)。
[0030]綜上可知，采用在整流器啟動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時的電流沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時，可以做到啟動時直流側(cè)電壓無超調(diào)，動態(tài)性能好，方法簡單，易于實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種三相電壓型PWM整流器啟動電流沖擊抑制方法，包括: 檢測整流器交流側(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坐標系下的電壓矢量指令值，再經(jīng)2r/2s變換成α β坐標系下的指令值，后由SVPWM模塊調(diào)制產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號；所述的規(guī)律I的變化是:整流器啟動時在At1時間內(nèi)外環(huán)電壓給定值沿y = kx2曲線上升至ude/2，隨后再沿曲線X = Λ tl從udc/2上升至ud。，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 整流器啟動開始到At2時間內(nèi)將直流側(cè)電容電流i。反饋至i,閉環(huán)，在At2時間內(nèi)直流側(cè)電容電流i。作為無功電流環(huán)的給定值。At2時間后無功電流環(huán)的給定值仍為O。
【文檔編號】H02M1/36GK103904873SQ201410080588
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】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 申請人:哈爾濱工程大學