一種用于三相pwm整流器新型三角波比較控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三相整流技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于三相PWM整流器新型三角波比較控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，大功率電源需求量逐漸上升，傳統(tǒng)的大功率電源輸入電流諧波大，功率因數(shù)低對(duì)電網(wǎng)影響較大；而三相PWM整流器能從根源上消除輸入電流諧波，且具有單位功率因數(shù)，所以倍受當(dāng)前電力電子領(lǐng)域關(guān)注。
[0003]目前常見(jiàn)的控制策略有:滯環(huán)比較控制、前饋解耦控制、電流預(yù)測(cè)控制，但是這些控制目前仍有不足之處:簡(jiǎn)單的滯環(huán)比較控制輸入電流紋波依然較大；而前饋解耦控制、電流預(yù)測(cè)控制需要增加SVPWM或SPWM環(huán)節(jié)，算法復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有控制策略的不足，本發(fā)明目的在于提供一種用于三相PWM整流器新型三角波比較控制方法。利用三角波比較控制與前饋解耦各自的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)新型控制方法，簡(jiǎn)化算法的同時(shí)，降低交流側(cè)電流諧波，同時(shí)實(shí)現(xiàn)定頻控制。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種用于三相PWM整流器新型三角波比較控制方法，主要步驟如下:(SI)利用鎖相電路得到a相電網(wǎng)(ea)的過(guò)零點(diǎn)，DSP根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過(guò)零點(diǎn)實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時(shí)根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過(guò)零點(diǎn)計(jì)算三相輸入電網(wǎng)電壓值(ea、eb、ec)，并裝換為數(shù)字信號(hào)；(S2)利用電流霍爾傳感器分別采樣三相電抗器的輸入電流值(ia、ib、ic)、采用分壓法采樣三相電壓型PWM整流模塊直流側(cè)電容C兩端的直流電壓值Vdc，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；(S3)完成步驟(SI)和(S2)后，將輸出直流電壓(Vdc )與指令直流電壓VdC_ref的差作為電壓外環(huán)的輸入，電壓外環(huán)采用PI控制，電壓外環(huán)輸出得到有功電流指令(i*d)，無(wú)功電流指令(i*q)設(shè)為O ; (S4)把三相電壓型PWM整流系統(tǒng)模型從三相靜止坐標(biāo)系(abc坐標(biāo)系)變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq坐標(biāo)系)下，并根據(jù)電壓外環(huán)輸出值、三相交流側(cè)電流、三相交流側(cè)電壓進(jìn)行前饋解耦控制；(S5)根據(jù)前饋解耦控制得到整流橋交流側(cè)電壓(Vd和Vq)，并轉(zhuǎn)化到三相靜止坐標(biāo)系(abc坐標(biāo)系)下得到Va、Vb、VcJf Va、Vb、Vc分別除以直流電壓參考值VdC_ref然后經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)并限幅，輸出與三角波(幅值與PI限幅一致)進(jìn)行比較，最后輸出6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0007]進(jìn)一步地，所述步驟(SI)中，利用鎖相電路得到a相電網(wǎng)ea的過(guò)零點(diǎn)，DSP根據(jù)a相電網(wǎng)ea的過(guò)零點(diǎn)實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時(shí)根據(jù)a相電網(wǎng)ea的過(guò)零點(diǎn)計(jì)算三相輸入電網(wǎng)電壓值(ea、eb、ec)。
[0008]進(jìn)一步地，所述步驟(S2)中，利用電流霍爾傳感器分別采樣三相電抗器的輸入電流值(ia、ib、ic)、采用分壓法采樣三相電壓型PWM整流模塊直流側(cè)電容兩端的直流電壓值Vdc0
[0009]進(jìn)一步地，所述步驟(S3)中，將采樣得到的直流側(cè)輸出電壓Vdc與指令直流電壓(Vdc_ref)的差通過(guò)PI調(diào)節(jié)，將PI調(diào)節(jié)輸出作為有功電流指令(i*d)，而無(wú)功電流指令(i*q)設(shè)為 O。
[0010]進(jìn)一步地，所述步驟(S4)和(S5)中，根據(jù)前面步驟所測(cè)數(shù)據(jù)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq坐標(biāo)系)下進(jìn)行前饋解耦控制，將前饋解耦的輸出與三角波比較控制，從而得到三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明算法簡(jiǎn)單，無(wú)需SVPWM單元或SPWM單元；
2、三相電壓型PWM整流器交流側(cè)輸入電流紋波低，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行；
3、三相電壓型PWM整流器直流側(cè)輸出電壓可控，紋波??；
3、可以實(shí)現(xiàn)定頻控制。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1a是三相電壓型PWM整流新型三角波比較控制系統(tǒng)的部分框圖；
圖1b為與圖1a—起夠成三相電壓型PWM整流新型三角波比較控制系統(tǒng)的部分框圖； 圖1c為用于三相PWM整流器新型三角波比較控制方法示意圖。
[0013]圖2是應(yīng)用本發(fā)明的matlab仿真直流側(cè)輸出電壓的效果圖。
[0014]圖3是應(yīng)用本發(fā)明的matlab仿真A相交流側(cè)輸入電壓電流的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)不限于此。
[0016]如圖la~圖1c所示，本發(fā)明的一種用于三相PWM整流器新型三角波比較控制系統(tǒng)及方法示意圖，主要步驟如下:(SI)利用鎖相電路得到a相電網(wǎng)ea的過(guò)零點(diǎn)，DSP根據(jù)a相電網(wǎng)ea的過(guò)零點(diǎn)實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時(shí)根據(jù)a相電網(wǎng)ea的過(guò)零點(diǎn)計(jì)算三相輸入電網(wǎng)電壓值(ea、eb、eC)，并裝換為數(shù)字信號(hào)；(S2)利用電流霍爾傳感器分別采樣三相電抗器的輸入電流值(ia、ib、ic)、采用分壓法采樣三相電壓型PWM整流模塊直流側(cè)電容C兩端的直流電壓值Vdc，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；(S3)完成步驟(SI)和(S2)后，將輸出直流電壓Vdc與指令直流電壓VdC_ref的差作為電壓外環(huán)的輸入，電壓外環(huán)采用PI控制，電壓外環(huán)輸出得到有功電流指令(i*d)，無(wú)功電流指令(i*q)設(shè)為O ; (S4)把三相電壓型PWM整流系統(tǒng)模型從三相靜止坐標(biāo)系(abc坐標(biāo)系)變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq坐標(biāo)系)下，并根據(jù)電壓外環(huán)輸出值、三相交流側(cè)電流、三相交流側(cè)電壓進(jìn)行前饋解耦控制；(S5)根據(jù)前饋解耦控制得到整流橋交流側(cè)電壓(Vd和Vq)，并轉(zhuǎn)化到三相靜止坐標(biāo)系(abc坐標(biāo)系)下得到Va、Vb、VcJf Va、Vb、Vc分別除以直流電壓參考值Vdc_ref然后經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)并限幅，輸出與三角波(幅值與PI限幅一致)進(jìn)行比較，最后輸出6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0017]在步驟(S2)中，所述的輸出直流電壓Vdc采樣采用電阻分壓，并利用HCPL-7840隔離，再經(jīng)過(guò)運(yùn)放調(diào)理使采樣電壓適應(yīng)DSP采樣端口的電壓范圍。
[0018]作為優(yōu)選，可選用德州儀器公司2000系列的DSP處理器進(jìn)行算法計(jì)算。
[0019]在步驟(S3)中，將輸出直流電壓Vdc與指令直流電壓Vdc_ref的差作為電壓外環(huán)的輸入，電壓外環(huán)采用PI控制，電壓外環(huán)輸出得到有功電流指令(i*d)，無(wú)功電流指令(i*q)設(shè)為 O。
[0020]在步驟(S5)中，是將前饋解耦的輸出進(jìn)行三角波比較控制，從而得到三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。其中當(dāng)三角波比較控制時(shí)，輸入值大于三角波時(shí)相應(yīng)半橋的上橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為1，下橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為O ;當(dāng)輸入值小于三角波時(shí)相應(yīng)半橋的上橋臂為0，下橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為
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圖2是應(yīng)用本發(fā)明的matlab仿真直流側(cè)輸出電壓的效果圖。圖3是應(yīng)用本發(fā)明的matlab仿真A相交流側(cè)輸入電壓電流的效果圖。由圖2~圖3可知，直流輸出電壓(Vdc)相應(yīng)快，紋波小，交流網(wǎng)側(cè)電壓(ea)交流電流(ia)同相位，輸入功率因數(shù)高，近似為I。
[0021]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下對(duì)本具體實(shí)施例做出各種修改或補(bǔ)充或者采用類似的方式替代，但是這些改動(dòng)均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此本發(fā)明技術(shù)范圍不局限于上述實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于三相PWM整流器新型三角波比較控制方法，主要步驟包括:(SI)利用鎖相電路得到a相電網(wǎng)(ea)的過(guò)零點(diǎn)，DSP根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過(guò)零點(diǎn)實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時(shí)根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過(guò)零點(diǎn)計(jì)算三相輸入電網(wǎng)電壓值(ea、eb、ec)，并裝換為數(shù)字信號(hào)； (S2)利用電流霍爾傳感器分別采樣三相電抗器的輸入電流值(ia、ib、ic)、采用分壓法采樣三相電壓型PWM整流模塊直流側(cè)電容(C)兩端的直流電壓值(Vdc)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào); (S3 )完成步驟(SI)和(S2 )后，將輸出直流電壓(Vdc )與指令直流電壓(Vdc_ref)的差作為電壓外環(huán)的輸入，電壓外環(huán)采用PI控制，電壓外環(huán)輸出得到有功電流指令(i*d)，無(wú)功電流指令(i*q)設(shè)為O ; (54)把三相電壓型PWM整流系統(tǒng)模型從三相靜止坐標(biāo)系即abc坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系即dq坐標(biāo)系下，并根據(jù)電壓外環(huán)輸出值、三相交流側(cè)電流、三相交流側(cè)電壓進(jìn)行前饋解親控制； (55)根據(jù)前饋解耦控制得到整流橋交流側(cè)電壓(Vd和Vq)，并轉(zhuǎn)化到三相靜止坐標(biāo)系下得到電壓Va、Vb、Vc，將電壓Va、Vb, Vc分別除以直流電壓參考值(Vdc_ref )然后經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)并限幅，輸出與三角波進(jìn)行比較，最后輸出6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于三相PWM整流器新型三角波比較控制方法，其特征在于:在步驟(SI)中，利用鎖相電路得到a相電網(wǎng)(ea)的過(guò)零點(diǎn)，DSP根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過(guò)零點(diǎn)實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時(shí)根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過(guò)零點(diǎn)計(jì)算三相輸入電網(wǎng)電壓值(ea、eb、ec)，在步驟(S2)中利用電流霍爾傳感器分別采樣三相電抗器的輸入電流值(ia、ib、ic)、采用分壓法采樣三相電壓型PWM整流模塊直流側(cè)電容(C)兩端的直流電壓值(Vdc)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于三相PWM整流器新型三角波比較控制方法，其特征在于:在步驟(S3)中，是將采樣得到的直流側(cè)輸出電壓(Vdc)與指令直流電壓(VdC_ref)的差通過(guò)PI調(diào)節(jié)，將PI調(diào)節(jié)輸出作為有功電流指令(i*d)，而無(wú)功電流指令(i*q)設(shè)為O。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于三相PWM整流器新型三角波比較控制方法，其特征在于:在步驟(S4)中，根據(jù)前面步驟所測(cè)數(shù)據(jù)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行前饋解耦控制，在步驟(S5)中將前饋解耦的輸出與三角波比較控制，從而得到三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種用于三相PWM整流器新型三角波比較控制方法，屬于電力電子變流技術(shù)、智能控制領(lǐng)域。該發(fā)明的控制方法主要由電壓外環(huán)、前饋解耦、三角波比較控制組成；其中電壓外環(huán)為PI環(huán)節(jié)，前饋解耦為電流內(nèi)環(huán)控制。本發(fā)明控制方法簡(jiǎn)單，利用三角波比較控制與前饋解耦各自的優(yōu)點(diǎn)在開(kāi)關(guān)頻率較低時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入功率因數(shù)為1的定頻控制、交流側(cè)輸入電流低諧。
【IPC分類】H02M7-219
【公開(kāi)號(hào)】CN104868761
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510269950
【發(fā)明人】杜貴平, 朱天生, 柳志飛
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月25日