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]目前常見的控制策略有:滯環(huán)比較控制、前饋解耦控制、電流預(yù)測控制，但是這些控制目前仍有不足之處:簡單的滯環(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，設(shè)計新型控制方法，簡化算法的同時，降低交流側(cè)電流諧波，同時實現(xiàn)定頻控制。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(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)的過零點，DSP根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過零點實時計算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過零點計算三相輸入電網(wǎng)電壓值(ea、eb、ec)，并裝換為數(shù)字信號；(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；(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PI調(diào)節(jié)并限幅，輸出與三角波(幅值與PI限幅一致)進行比較，最后輸出6路驅(qū)動信號。
[0007]進一步地，所述步驟(SI)中，利用鎖相電路得到a相電網(wǎng)ea的過零點，DSP根據(jù)a相電網(wǎng)ea的過零點實時計算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時根據(jù)a相電網(wǎng)ea的過零點計算三相輸入電網(wǎng)電壓值(ea、eb、ec)。
[0008]進一步地，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)，而無功電流指令(i*q)設(shè)為 O。
[0010]進一步地，所述步驟(S4)和(S5)中，根據(jù)前面步驟所測數(shù)據(jù)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq坐標(biāo)系)下進行前饋解耦控制，將前饋解耦的輸出與三角波比較控制，從而得到三相驅(qū)動信號。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明算法簡單，無需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)可實現(xiàn)單位功率因數(shù)運行；
3、三相電壓型PWM整流器直流側(cè)輸出電壓可控，紋波小；
3、可以實現(xiàn)定頻控制。
【附圖說明】
[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。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明的實施作進一步說明，但本發(fā)明的實施和保護不限于此。
[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的過零點，DSP根據(jù)a相電網(wǎng)ea的過零點實時計算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時根據(jù)a相電網(wǎng)ea的過零點計算三相輸入電網(wǎng)電壓值(ea、eb、eC)，并裝換為數(shù)字信號；(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；(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PI調(diào)節(jié)并限幅，輸出與三角波(幅值與PI限幅一致)進行比較，最后輸出6路驅(qū)動信號。
[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)過運放調(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處理器進行算法計算。
[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行三角波比較控制，從而得到三相驅(qū)動信號。其中當(dāng)三角波比較控制時，輸入值大于三角波時相應(yīng)半橋的上橋臂的驅(qū)動信號為1，下橋臂的驅(qū)動信號為O ;當(dāng)輸入值小于三角波時相應(yīng)半橋的上橋臂為0，下橋臂的驅(qū)動信號為
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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)明的原理和實質(zhì)的前提下對本具體實施例做出各種修改或補充或者采用類似的方式替代，但是這些改動均落入本發(fā)明的保護范圍。因此本發(fā)明技術(shù)范圍不局限于上述實施例。
【主權(quán)項】
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)的過零點，DSP根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過零點實時計算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過零點計算三相輸入電網(wǎng)電壓值(ea、eb、ec)，并裝換為數(shù)字信號； (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; (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PI調(diào)節(jié)并限幅，輸出與三角波進行比較，最后輸出6路驅(qū)動信號。
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)的過零點，DSP根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過零點實時計算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時根據(jù)a相電網(wǎng)(ea)的過零點計算三相輸入電網(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)前面步驟所測數(shù)據(jù)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下進行前饋解耦控制，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)動信號。
【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)明控制方法簡單，利用三角波比較控制與前饋解耦各自的優(yōu)點在開關(guān)頻率較低時實現(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
【公開號】CN104868761
【申請?zhí)枴緾N201510269950
【發(fā)明人】杜貴平, 朱天生, 柳志飛
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月25日