一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法

本发明涉及电力电子控制，更具体的说是涉及一种三相电流型pwm整流器。

背景技术：

1、目前，三相pwm整流器可以确保输入电流正弦，同时为后级用电器提供稳定的直流电压；三相pwm整流器根据结构的不同又被细分为三相电压源整流器与三相电流源整流器。与三相电压源整流器相比，三相电流源整流器具有输出电压范围广，能从零开始调节，限制短路电流的特点。

2、在三相电流源整流器工作状态中，有一种过调制状态，即设定输出电压高于实际输入相电压幅值，此状态下各桥臂mos管的工作占空比提升到最大值，整流器直流电压呈脉动特性。这种状态常见于三相交流电压发生电压降落的情况，在这种情况下的直流电压不再满足原设计目标，直流侧电压脉动的同时，直流电流和输入电流畸变严重，引起后级用电系统的振荡从而给系统带来无法弥补的损坏。

3、因此，如何提供一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法，克服了复杂的三相电流型整流器工作模式的判断，解决了整流器工作在过调制状态时系统工作不正常的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法，包括：

4、确定低于整流器的最小设计输入相电压下的调制度，基于该调制度构建用于表征输入相电压幅值和输出电压之间关系的数学模型；

5、通过二阶广义积分器分离交流侧三相电压正负序，通过坐标变换得到当前相电压幅值信息；

6、将当前相电压幅值信息代入所述数学模型，得到当前输出电压；

7、将当前输出电压作为闭环控制指令值，实现整流器输出电压的自适应跟踪。

8、进一步的，整流器调制度、输入相电压幅值和输出电压三者之间的数学关系为：

9、

10、其中，m为整流器的调制度，为整流器输出电压，为输入相电压幅值。

11、进一步的，选取低于整流器的最小设计输入相电压下的调制度为m＝0.9，构建所述数学模型，其表达式为：

12、

13、其中，vdc为额定输出电压，vm_min为最小设计相输入电压；若当前相电压幅值低于最小设计输入相电压，则将作为闭环控制指令值，若当前相电压幅值高于或等于最小设计输入相电压，则将额定输出电压作为闭环控制指令值。

14、进一步的，当前相电压幅值的计算过程为：

15、对三相交流电压进行clarke变换，将变换后的α-β分量经由二阶广义积分器，分离得到的正负序分量经过park变换，得到三相交流相电压幅值信息，使用二阶广义积分器是为了防止三相交流电压波动导致获取到错误的相电压幅值信息。

16、进一步的，clarke变换为：

17、

18、其中，va，vb和vc为三相交流输入电压，vα和vβ为两相静止坐标系下的交流电压量。

19、进一步的，变换后的α-β分量经过二阶广义积分器后，交流电压中的分量就被提取为正序和负序再经由park变换：

20、

21、其中，θ为锁相环输出的电网电压相角，和为电网电压正序d、q分量。

22、进一步的，将利用所述数学模型得到的输出电压作为闭环控制的参考值，经过pi控制，整流器的输出将在pi控制的影响下保持对此参考值的自适应跟踪。

23、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法，通过三相电流源整流器调制度出发，结合输入相电压与输出电压的关系，推导出一个简单的直流指令电压数学模型，避免了复杂的运算，对于改善三相电流源整流器的输出波形以及防止三相电流源整流器工作在过调制状态具有较大的实用价值。

技术特征：

1.一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法，其特征在于，整流器调制度、输入相电压幅值和输出电压三者之间的数学关系为：

3.根据权利要求2所述的一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法，其特征在于，选取低于整流器的最小设计输入相电压下的调制度为m＝0.9，构建所述数学模型，其表达式为：

4.根据权利要求1所述的一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法，其特征在于，当前相电压幅值的计算过程为：

5.根据权利要求4所述的一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法，其特征在于，clarke变换如下：

6.根据权利要求4所述的一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法，其特征在于，变换后的α-β分量经过二阶广义积分器后，交流电压中的分量就被提取为正序和负序再经由park变换：

7.根据权利要求1所述的一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法，其特征在于，将利用所述数学模型得到的输出电压作为闭环控制的参考值，经过pi控制，整流器的输出将在pi控制的影响下保持对此参考值的自适应跟踪。

技术总结
本发明公开了一种三相电流源型整流器直流电压自适应调整方法，包括：确定低于整流器的最小设计输入相电压下的调制度，基于该调制度构建用于表征输入相电压幅值和输出电压之间关系的数学模型；通过二阶广义积分器分离交流侧三相电压正负序，通过坐标变换得到当前相电压幅值信息；将当前相电压幅值信息代入所述数学模型，得到当前输出电压；将当前输出电压作为闭环控制指令值，实现整流器输出电压的自适应跟踪。本发明直接从电流源整流器的调制度出发，避免了复杂工作状态的判断，使三相电流源整流器始终工作在一个合适的调制度下，防止因输入电压跳变而导致的直流侧电压波动。

技术研发人员：朱文杰,张纪轩,曹文平,胡存刚,李浩然,刘碧,芮涛,汪凤翔
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12