本發(fā)明涉及一種三電平整流器，尤其涉及一種三電平整流器靜止坐標(biāo)系控制方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在對于三電平整流器控制算法的研究較多，然而這些方法大多是基于電網(wǎng)電壓平衡的條件。在實(shí)際電網(wǎng)中,負(fù)載不平衡及單相、兩相對地短路等不對稱故障將引起電網(wǎng)電壓不對稱。在電網(wǎng)電壓不平衡條件下，如果用傳統(tǒng)的電網(wǎng)電壓平衡時(shí)的控制策略控制脈寬調(diào)制(pulse width modulation，PWM)整流器，會使系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的運(yùn)行狀態(tài)。電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)，常規(guī)的整流器控制方法基于對稱分量理論，將不平衡電壓分為正負(fù)序分量進(jìn)行分別控制。常用的方法如采用雙比例–積分(proportional-integral，PI)電流調(diào)節(jié)器的控制策略，分別用于控制電流的正、負(fù)序分量，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)零誤差控制。但是這種方法算法復(fù)雜，需要調(diào)節(jié)的參數(shù)很多?；谌嗨矔r(shí)功率理論，提出虛擬導(dǎo)納控制三相交流電流的幅值，在靜止坐標(biāo)系下采用廣義積分器實(shí)現(xiàn)正弦交流信號的無靜差控制；在靜止坐標(biāo)系中采用內(nèi)?？刂频娜嗖黄胶饪刂品桨?，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)不平衡時(shí)三相電壓源型整流器(voltage source rectifier，VSR)有功、無功功率的獨(dú)立控制?；趶V義積分器的比例諧振控制器(proportion resonant，PR)可實(shí)現(xiàn)交流信號的無靜差控制，可以用作靜止坐標(biāo)系下的電流調(diào)節(jié)器，目前也得到了很多學(xué)者的青睞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)三電平整流器性能下降的難題，本發(fā)明提出一種三電平整流器靜止坐標(biāo)系控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

對不平衡電壓下整流器的輸入輸出瞬時(shí)功率進(jìn)行分析，得到靜止坐標(biāo)系下的電流指令值。外環(huán)仍采用傳統(tǒng)的電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)采用比例諧振控制器作為電流調(diào)節(jié)器。

三電平整流器靜止坐標(biāo)系控制方法包括三電平PWM整流器主電路、靜止坐標(biāo)系控制、帶通濾波器和比例諧振控制器四個(gè)部分。

所述三電平PWM整流器主電路采用二極管鉗位式三電平結(jié)構(gòu)，使用了3對12個(gè)IGBT開關(guān)管。

所述靜止坐標(biāo)系控制不需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，同時(shí)也不需要計(jì)算正負(fù)序分量。

所述帶通濾波器是通過一個(gè)基于二階廣義微分環(huán)節(jié)的帶通濾波器用來求延遲變量。

所述比例諧振控制器能夠?qū)崿F(xiàn)電流環(huán)調(diào)節(jié)的動態(tài)快速響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)時(shí)零跟蹤誤差。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明外環(huán)為電壓環(huán)，采用傳統(tǒng)的PI控制器，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，基于靜止坐標(biāo)系計(jì)算電流指令值，采用PR控制器。該方案不需要對電網(wǎng)電壓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換和相位檢測，控制簡單。采用含諧波抑制的PR 控制系統(tǒng)，有效地抑制了交流側(cè)電流的諧波分量。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了三電平PWM 整流器在電網(wǎng)電壓發(fā)生單相跌落和有諧波時(shí)輸出直流電壓穩(wěn)定及輸入電流正弦。

附圖說明

圖1 三電平PWM整流器主電路。

圖2 系統(tǒng)控制框圖。

圖3 帶通濾波器結(jié)構(gòu)。

圖4 諧振控制器結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方案

圖1中，為整流器交流側(cè)電壓；和 R\* MERGEFORMAT 分別為每相的濾波電感和等效串聯(lián)電阻；C1和C2為直流分壓電容；RL為整流器負(fù)載；PIN和PIN分別表示電網(wǎng)輸入端和整流器端的瞬時(shí)功率。電網(wǎng)輸入端瞬時(shí)有功功率的直流分量和交流分量可由瞬時(shí)和延遲量表示。同理，可算出電網(wǎng)輸入端瞬時(shí)無功功率QIN和整流器端有功功率POUT在穩(wěn)態(tài)時(shí)的直流分量和紋波分量。

本發(fā)明采用的控制算法在靜止坐標(biāo)系中實(shí)現(xiàn)的，因此不需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，同時(shí)也不需要計(jì)算正負(fù)序分量。圖2中，電流指令值由計(jì)算得到，延遲90均采用基于二階廣義微分環(huán)節(jié)(second order generalized integrator，SOGI)的帶通濾波器算得，靜止坐標(biāo)系下的電流調(diào)節(jié)器采用比例諧振控制器。內(nèi)環(huán)電流參考值在保證直流母線電壓穩(wěn)定和交流側(cè)單位功率因數(shù)的前提下來計(jì)算。

圖3中，當(dāng)選取合適的0(電網(wǎng)角頻率)和k時(shí)，輸出信號y和z幾乎為正弦，其中輸出信號y與輸入信號V的基波分量有相同的幅值和相角，而另一個(gè)輸出信號z則為y的延遲90。這種方法對電壓諧波不敏感并且可以無誤差的跟蹤輸入電壓的基波分量。該模型來獲取輸出信號y作為輸入信號的正序分量，而本文用其來求取延遲90。

在靜止坐標(biāo)系中無誤差跟蹤電流指令，本發(fā)明電流環(huán)調(diào)節(jié)器采用比例諧振控制器來實(shí)現(xiàn)動態(tài)快速響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)時(shí)零跟蹤誤差。比例諧振控制器表達(dá)式GPR。圖4中，比例諧振調(diào)節(jié)器對交流信號的調(diào)節(jié)作用相當(dāng)于直流信號系統(tǒng)中的PI 調(diào)節(jié)器。另外，修改廣義積分項(xiàng)中的(h=3、5、7 等)，可得到含 h 次諧波補(bǔ)償?shù)腜R 控制器，KIN為h次諧波的諧振系數(shù)。