一种三相三电平VIENNA整流器的控制系统技术方案

本实用新型专利技术属于电力电子技术领域，具体涉及一种三相三电平VIENNA整流器的控制系统。所述该系统包括三相三电平VIENNA整流器、电流采样电路、整流电路、载波生成电路、电压调节器和电压采样电路，该系统对电压调节器输出信号中所含有的2次谐波分量进行衰减，其他频段的信号不受影响。本实用新型专利技术有效抑制三相输入电流中较大幅值的三相谐波分量，改善整流器输入电流波形质量。

A control system for three phase three level VIENNA rectifier

The utility model belongs to the field of power electronics, in particular to a three-phase three level VIENNA rectifier control system. The system includes three phase three level VIENNA rectifier, current sampling circuit, rectifier circuit, carrier generation circuit, voltage regulator and voltage sampling circuit. The system attenuates the 2 harmonic components in the output signal of the voltage regulator, and the signal number of other frequency bands is not affected. The utility model effectively suppresses the three phase harmonic component of the larger amplitude in the three-phase input current, and improves the quality of the input current waveform of the rectifier.

【技术实现步骤摘要】
一种三相三电平VIENNA整流器的控制系统
本技术属于电力电子
，具体涉及一种三相三电平VIENNA整流器的控制系统。
技术介绍
随着功率半导体器件和控制技术的不断发展，电力电子设备的应用越来越广泛，由于电力电子器件存在的固有的非线性特征，因此大部分整流设备在网侧会导致较大的电流谐波和较低的功率因数，为了解决这一问题，功率因数校正电路被越来越广泛的应用。三相三电平VIENNA整流器作为三电平Boost型中点箝位(neutralpointclamped,NPC)结构变换器的一种，具有电路结构简单、开关电压应力小、输入电流谐波含量低、可实现输入单位功率因数校正等优点。单周期控制技术(OCC)是20世纪90年代初由美国加州大学的KeyueMSmedley提出的一种无需乘法器的新颖控制方法。该方法通过对开关占空比进行控制，强迫整流器二极管输出脉冲的平均值在每个开关周期与控制参考量相等或成一定比例。单周期控制通过复位积分器、比较器、控制器达到跟踪指令信号的目的，具有控制与调制的双重作用，是一种典型的非线性控制技术，单周期控制技术在回路中不需要进行误差综合，因此在一个周期内可以自动的消除瞬态及稳态误差，具有开关频率恒定、电路控制简单易实现、响应速度快、鲁棒性强等特点。单周期控制的三相三电平VIENNA整流器具有动态响应快、开关频率稳定、输入电流畸变率低、易于实现等优点。然而在实际的应用中，由于输入电源通常并非理想的对称电压源，在此情况下，传统单周期控制控制理论下的三相PFC变换器输入电流将会产生较大的三次谐波分量，从而影响输入电流THD(totalharmonicdistortion总谐波失真)。
技术实现思路
根据以上现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题是提出一种三相三电平VIENNA整流器的控制系统，通过对电压调节器输出信号中所含有的2次谐波分量进行衰减，其他频段的信号不受影响，解决了传统单周期控制控制理论下的三相PFC变换器输入电流将会产生较大的三次谐波分量的问题，具有改善整流器输入电流波形质量的效果。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种三相三电平VIENNA整流器的控制系统，对电压调节器输出信号中所含有的2次谐波分量进行衰减，其他频段的信号不受影响。优选的，所述该系统包括三相三电平VIENNA整流器、电流采样电路、整流电路、载波生成电路、电压调节器和电压采样电路，电流采样电路与三相三电平VIENNA整流器的输入端连接，采集的输入电流信号传送给整流电路，电压采样电路与三相三电平VIENNA整流器的输出端连接，将采集的输出电压信号经电压调节器传送给载波生成电路，载波生成电路和整流电路再共同生成控制信号，对三相三电平VIENNA整流器进行控制，所述该系统还包括谐振控制器，电压调节器通过谐振控制器与载波生成电路连接。优选的，所述三相三电平VIENNA整流器包括两个电容，两个电容并联在该整流器的输出侧，所述该系统还包括均压调节器，均压调节器一端分别与所述三相三电平VIENNA整流器输出端的电容相连，另一端与所述整流电路相连。优选的，所述该系统还包括过流保护电路，过流保护电路连接在所述三相三电平VIENNA整流器的输入端。优选的，所述过流保护电路包括两个比较器和两个反相器，三相电源的其中一相输入分别与两比较器的输入端连接，三相电源的另外两相输入分别与两比较器的输出端连接，两个反相器串联，串联后的输入端与两比较器的输出端相连。本技术有益效果是:有效抑制三相输入电流中较大幅值的三相谐波分量，改善整流器输入电流波形质量。附图说明下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：图1为具体实施方式的VIENNA整流器主电路拓扑图。图2为具体实施方式的传统的单周期控制示意图。图3为具体实施方式的控制系统整体框架图。图4为具体实施方式的控制系统结构图。图5为具体实施方式的模拟谐振控制器的电路图。图6为具体实施方式的过流保护电路图。具体实施方式下面通过对实施例的描述，本技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本技术的技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1为三相三电平VIENNA整流器的主电路拓扑图，其中Ua、Ub、Uc为整流器的三相输入电源，Lsa、Lsb、Lsc为交流侧电感，ia、ib、ic为交流侧输入电流，S1、S2、S3为开关管、RL为输出负载电阻，Udc为直流侧输出电压，c1、c2分别为直流支撑电容，Uc1、Uc2则分别是电容俩端的电压。当输入电源为理想的对称平衡电压源时上式中，Re为系统单位功率因数补偿后的等效电阻。当输入电源非理想的平衡状态时其中SA、SB、SC为对应的开关函数，同时由整流器输入交流侧和输出直流侧瞬时功率守恒可得Uaia+Ubib+Ucic＝Udcidc(3)由(2)、(3)可得SAia+SBib+SCic＝2idc(4)三相输入电流基波为上式中，Ia、Ib、Ic为输入电流基波的峰值，θa、θb、θc为输入电流基波的初始相位，ω为输入基波的角频率。开关函数的傅里叶展开式为上式中，Sn为开关函数各次谐波分量。结合式(4)、(5)、(6)可得有上式可以看出，当输入为非理想的平衡状态时，通过VIENNA整流器输入侧交流电流的基波分量与开关函数相关作用，将导致输出直流侧产生输入基波频率的倍次谐波分量，且谐波幅值与输入的不平衡状态有关。图2为传统的单周期控制示意图,其控制的核心方程为其中Um＝UdcRs/2Re，且Rs为输入电流的采样电阻。如图2所示，采集输入电流经过整流电路与采集的输出电压经过电压调节器和载波生成器共同生成控制信号对开关管进行控制，当输入电源非理想的平衡状态时，为保证整流器的稳态精度和动态响应性能，电压调节器的低频增益一般均较大，由(7)式可得2次谐波分量为控制环路中，输出直流电压采样中的2次谐波分量经过电压调节器得到放大，从而使得调节器输出信号含有相应的2次谐波。该谐波分量与开关函数基波分量相互作用得到的三相输入电流为由上式可知，当三相输入非理想的平衡状态时，将导致整流器三相输入电流产生3次谐波分量，从而会增加输入电流的畸变程度，影响输入电流的波形质量。如图3和图4，一种三相三电平VIENNA整流器的控制系统，包括三相三电平VIENNA整流器、电流采样电路、整流电路、载波生成电路、电压调节器和电压采样电路，电流采样电路和电压采样电路分别与三相三电平VIENNA整流器的输入端和输出端连接，并将采集的输入电流信号传送给整流电路，将采集的输出电压信号经电压调节器传送给载波生成电路，载波生成电路和整流电路再共同生成控制信号，对三相三电平VIENNA整流器进行控制，该系统还包括谐振控制器，电压调节器通过谐振控制器与载波生成电路连接。其中谐振控制器为本技术为了抑制当输入电源不平衡时，整流器三相输入电流产生的3次谐波分量而引入的。其主要作用是仅对电压调节器输出信号中所含有的2次谐波分量进行衰减，其他频段的信号不受影响，从而使得载波幅值中所含有的相应的2次脉动分量得到抑制，最终大大削减了输入电流中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相三电平VIENNA整流器的控制系统其特征在于，所述该系统包括三相三电平VIENNA整流器、电流采样电路、整流电路、载波生成电路、电压调节器和电压采样电路，电流采样电路与三相三电平VIENNA整流器的输入端连接，采集的输入电流信号传送给整流电路，电压采样电路与三相三电平VIENNA整流器的输出端连接，将采集的输出电压信号经电压调节器传送给载波生成电路，载波生成电路和整流电路再共同生成控制信号，对三相三电平VIENNA整流器进行控制，所述该系统还包括谐振控制器，电压调节器通过谐振控制器与载波生成电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种三相三电平VIENNA整流器的控制系统其特征在于，所述该系统包括三相三电平VIENNA整流器、电流采样电路、整流电路、载波生成电路、电压调节器和电压采样电路，电流采样电路与三相三电平VIENNA整流器的输入端连接，采集的输入电流信号传送给整流电路，电压采样电路与三相三电平VIENNA整流器的输出端连接，将采集的输出电压信号经电压调节器传送给载波生成电路，载波生成电路和整流电路再共同生成控制信号，对三相三电平VIENNA整流器进行控制，所述该系统还包括谐振控制器，电压调节器通过谐振控制器与载波生成电路连接。2.根据权利要求1所述的三相三电平VIENNA整流器的控制系统，其特征在于，所述三相三电平VIENN...

【专利技术属性】
技术研发人员：高文根，王坤，徐东，何睿，桑康伟，杨运峰，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34