用于三相电压型PWM整流器的动态响应优化调节方法与流程

本发明涉及电力电子，特别涉及用于三相电压型pwm整流器的动态响应优化调节方法。

背景技术：

1、在现代电力系统中，整流器作为电力变换的关键设备，广泛应用于电机驱动、电源供应、电力传输等多个领域；传统的整流器通常采用不控整流或相控整流方式，这些方式还存在一些固有的缺陷，为了解决这些问题，脉宽调制（pwm）技术被引入到整流器设计中，pwm技术通过调整脉冲的宽度，能够实现直流电压的稳定可调，减小输入电流的谐波含量，提高系统的功率因数。

2、然而，现有的pwm整流器由于温度的升高可能会影响设备的可靠性、寿命和性能，在pwm整流器温度检测方面智能化程度较低，不能在pwm整流器温度出现异常时，迅速响应和优化。

3、为此，推出用于三相电压型pwm整流器的动态响应优化调节方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供用于三相电压型pwm整流器的动态响应优化调节方法，以解决上述背景技术提出的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：用于三相电压型pwm整流器的动态响应优化调节方法，包括：

3、双闭环控制：采用电压外环和电流内环的双闭环控制策略，实现对整流器的精确控制；

4、负载功率前馈控制：在电流内环中引入负载功率前馈控制策略，将机侧有功功率前馈至网侧有功功率给定值；

5、温度响应处理：实时监测pwm整流器的温度变化情况，并进行分析，由此得到pwm整流器在设定时间段内的温度评估模型，基于pwm整流器在设定时间段内的温度评估模型，触发相应的预警信令；

6、仿真验证：搭建仿真模型模拟负载突变情况，测试在负载突变时直流侧电压的波动情况，验证控制策略的有效性。

7、在一些实施例中，实时监测pwm整流器的温度变化情况，并进行分析，具体为：

8、获取设定时间段内pwm整流器各时间点对应划分区域的温度数值，对应划分区域用编号m表示，其中m=1,2...g，其中g为划分区域的总数；

9、由此构建pwm整流器对应划分区域的温度变化折线图，绘制各时间点对应划分区域温度数值对应在折线图内的数值点，连接相邻数值点得到数值线，计算各条数值线的斜率以及与垂直线的夹角，若其中一条数值线与垂直线的夹角为钝角，则将该条数值线的斜率标记为上升斜率，若其中一条数值线与垂直线的夹角为锐角，则将该条数值线的斜率标记为下降斜率；

10、标记完成后将对应划分区域各组上升斜率进行相加得到上升总值，各组下降斜率进行相加并取绝对值得到下降总值，计算上升总值和下降总值之间的比值作为对应划分区域的趋势指数。

11、在一些实施例中，实时监测pwm整流器的温度变化情况，并进行分析，进一步：

12、取对应划分区域各时间点温度数值的均值，作为对应划分区域的温度均值，同时取对应划分区域各时间点温度数值中的最大值，作为对应划分区域的温度峰值；

13、基于对应划分区域的所属位置，预设对应划分区域趋势指数和温度均值的参考允许值，并分别标记为趋势允许指数和温度允许均值。

14、在一些实施例中，由此得到pwm整流器在设定时间段内的温度评估模型，具体为：

15、将对应划分区域的趋势指数与对应的趋势允许指数进行比值的计算，作为对应划分区域的趋势比；即趋势指数/趋势允许指数；进一步分别计算对应划分区域温度均值和温度峰值与温度允许均值的比值，作为对应划分区域的均值比和峰值比；即温度均值/温度允许均值，温度峰值/温度允许均值；

16、提取对应划分区域的趋势比、均值比以及峰值比，并分别作为立体矩形的长度值、高度值以及宽度值，由此构建对应划分区域的温度评估模型。

17、在一些实施例中，基于pwm整流器在设定时间段内的温度评估模型，触发相应的预警信令，具体为：

18、计算对应划分区域温度评估模型的表面积，作为对应划分区域的温度预警指数wfm；

19、预设pwm整流器各划分区域温度预警指数wfm的阈值指数，若其中一组温度预警指数wfm大于对应预设的阈值指数，则触发对应划分区域的预警信令；

20、首先获取触发预警信令的具体划分区域，并根据该划分区域的预设优化操作对pwm整流器进行优化，在优化完成后持续监测该划分区域在设定时间段内的温度变化情况，并进行分析，若分析显示该划分区域仍然触发预警信令，并选取当前时间点处理效值tre最大的技术人员，将该划分区域所触发的预警信令发送至该技术人员的移动终端上；

21、在一些实施例中，得到各技术人员处理效值tre的具体过程为：

22、以当前时间点pwm整流器所在位置为圆心，设定距离为半径画圆，筛选处于圆范围内的所有技术人员，并向他们的移动终端发送至位置反馈信令，各技术人员在确认位置反馈信令后，得到当前时间点各技术人员与pwm整流器之间的路程距离，将路程距离记为eq1；

23、进一步从各技术人员的工作日志中提取处理次数，并获取各处理过程中的所用时长，设定pwm整流器对应该划分区域单次处理的参考时长，将各技术人员的各处理过程所用时长与设定的参考时长进行比对，若其中一组处理过程所用时长高于设定的参考时长，则将该次处理过程标记为耗时较长次数；若其中一组处理过程所用时长低于设定的参考时长，则将该次处理过程标记为耗时较短次数；

24、计算各技术人员耗时较短次数和耗时较长次数之间的比值，将计算的比值作为各技术人员的处理速值，将处理速值记为eq2；

25、最后将各技术人员的处理次数标记为eq3，将各技术人员的路程距离eq1、处理速值eq2以及处理次数eq3代入公式进行加权计算，得到各技术人员的处理效值tre；其中a1、a2以及a3分别为各技术人员路程距离eq1、处理速值eq2以及处理次数eq3的影响权重因子。

26、在一些实施例中，采用电压外环和电流内环的双闭环控制策略，具体为：

27、电压外环：采用电压调节器，将直流电压给定值与实际值的差值进行处理，得到有功功率给定值；无功功率给定值设为零，以使功率因数为1；

28、电流内环：采用前馈解耦控制策略，通过控制方程实现和的解耦控制；

29、同步dq坐标系下的数字模型见公式（1），其中、是三相电网电动势、以及经3s/2r坐标变换后得到的d、q轴分量，、是三相电流、以及经3s/2r坐标变换后得到的d、q轴分量，开关函数=1表示上桥臂开通，下桥臂关断，=0则反之，其中k=d或q；

30、则控制方程如下：

31、公式中、分别是调节器的比例、积分系数，、分别是调节器的比例、积分系数。

32、在一些实施例中，负载功率前馈控制策略具体内容为：

33、直流侧电压不变，当忽略电路损耗时网侧与机侧的输入功率相等，即；其中为网侧输入有功功率，为机侧输入有功功率，、、分别为电机电子三相电压，、、分别为三相定子电流；其中、、、、、、这7个量均为瞬时值；当和变化时，根据功率平衡有；其中为直流电容的瞬时功率。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

35、本发明通过实时监测pwm整流器各划分区域的温度变化并进行分析，根据各划分区域的分析结果构建各划分区域的温度评估模型，从而可以实现针对性的区域分析，基于各划分区域的温度评估模型触发对应的预警信令并发送至技术人员的移动终端，从而提高相响应速度的同时保证了pwm整流器的可靠性和寿命；

36、本发明通过采用将机侧有功功率前馈至网侧有功功率给定值的负载功率前馈策略，引入负载功率前馈策略实现双pwm频的协调控制，不仅能减小网侧电流的谐波，还可较好地抑制负载突变时直流电压的波动，加快整流侧和逆变侧的动态响应，明显增强系统的抗扰能力，从而减小电容体积并降低成本；

37、本发明通过电压外环和电流内环的双闭环控制，整流器能够实现对直流电压和电流的精确控制；设置无功功率给定值为零，确保了功率因数为1，从而提高了系统的能效和减少了电网的无功功率负担。