一种AFE整流器的控制方法以及控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种AFE整流器的控制方法以及控制系统，该控制系统包括交流输入端口、负载端口、滤波模块、整流模块、电流采样模块、电压采样模块以及处理模块，所述处理模块分别与所述电压采样模块、所述电流采样模块以及所述整流模块相连接。本技术方案为了抑制LCL滤波模块的谐振特性，通过检测LCL滤波模块输入到AFE整流器的相电流以及AFE整流器输出的直流电压，估算LCL滤波模块中电容的端电压以及电感的端电压，并引入超前滞后环节，起到了抵消LCL滤波模块的负谐振，有效增加了系统阻尼，且本技术方案电路结构简单易于实现。本技术方案电路结构简单易于实现。本技术方案电路结构简单易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种AFE整流器的控制方法以及控制系统


[0001]本专利技术涉及整流控制
，更具体地说涉及一种AFE(主动前端)整流器的控制方法以及控制系统，其中所述AFE整流器具体为三相电压型PWM整流器。

技术介绍

[0002]整流器是电能变换装置中不可缺少的部分，PWM整流器凭借功率因素高、四象限运行、能量回馈、电流波形正弦化、谐波污染少等特点而被广泛使用。在中大功率电能变换器设备中，三相电压型PWM整流器与电网相连时需要经过滤波器滤除电网侧高次谐波以及防止功率器件的开关次及其整数倍次电流谐波馈入电网。通常的滤波器包括L型、LC型、LCL型滤波器，L型与LC型滤波器对高次谐波的抑制作用不明显，为了满足滤波性能，需要较大的电感值，增加了系统的体积和成本，降低电流控制环的响应速度。LCL型滤波器具有三阶的低通滤波特性，能以更小的体积实现高频滤波作用。但是LCL属于三阶系统，具有谐振尖峰，相位会产生180
°
的跳变，引起系统振荡，这种现象是由于低系统阻尼导致的。
[0003]为解决谐振抑制问题，现有的主流方法是无源阻尼法和基于虚拟电阻的有源阻尼法，无源阻尼法主要是在电感或者电容支路上串联或者并联电阻以增加系统阻尼，增加了系统损耗，变流器长期运行会导致滤波器的发热问题。有源阻尼法是通过系统的控制方法增加虚拟阻尼，来实现阻尼作用，没有增加损耗稍微提高了系统效率，但是额外的传感器增加，使电路结构复杂，增加了系统的成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种AFE(主动前端)整流器的控制方法以及控制系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0005]为解决上述技术问题所采用的技术方案：
[0006]一种AFE整流器的控制系统，包括：
[0007]交流输入端口，用于与三相交流电网电源相连接；
[0008]负载端口，用于与负载相连接；
[0009]滤波模块，与所述交流输入端口相连接，所述滤波模块是LCL滤波模块；
[0010]整流模块，其输入端与所述滤波模块相连接，其输出端与所述负载接口相连接，所述整流模块是AFE整流器，所述整流模块包括多个开关管；
[0011]电流采样模块，用于采集所述滤波模块输入至所述整流模块的电流参数，所述电流采样模块的输入端接在所述滤波模块与所述整流模块的连接通路上；
[0012]电压采样模块，用于采集输出整流模块输出的电压参数，所述电压采样模块的输入端接在所述整流模块与所述负载端口的连接通路上；
[0013]处理模块，所述处理模块分别与所述电压采样模块、所述电流采样模块以及所述整流模块相连接；
[0014]所述处理模块包括：
[0015]识别单元，用于识别所述电压采样模块输入的电压参数以及所述电流采样模块输入的电流参数，得到相电流i
1a
、i
1b
以及i
1c
，得到所述整流模块输出的直流电压U
dc
；
[0016]第一坐标变换单元，用于对相电流i
1a
、i
1b
以及i
1c
做三相坐标
‑
αβ两相静止坐标变换，得到电流i
α
以及电流i
β
；
[0017]第二坐标变换单元，用于对电流i
α
以及电流i
β
做park同步旋转坐标变换，得到电流i
d
以及电流i
q
；
[0018]电感电压估测单元，用于根据电流i
α
以及电流i
β
计算所述滤波模块中电感αβ坐标系的端电压u
Lα
以及端电压u
Lβ
；
[0019]电容电压估测单元，用于根据所述滤波模块中电感αβ坐标系的端电压u
Lα
以及端电压u
Lβ
，结合所述整流模块的参考电压，得到所述滤波模块中电容的αβ坐标系的端电压u
Cα
以及端电压u
Cβ
；
[0020]第三坐标变换单元，用于将所述滤波模块中电容αβ坐标系的端电压u
Cα
以及端电压u
Cβ
转换成dq坐标系的端电压u
Cd
以及端电压u
Cq
；
[0021]超前
‑
滞后单元，用于对所述滤波模块中电容dq坐标系的端电压u
Cd
以及端电压u
Cq
中的正谐振峰进行抵消处理，得到处理后所述滤波模块中电容dq坐标系的端电压u
CRd
以及端电压u
CRq
；
[0022]减法器，用于对所述整流模块输出的直流电压U
dc
以及所述整流模块预设的输出电压进行作差；
[0023]第一PI控制器，用于对所述整流模块输出的直流电压U
dc
以及所述整流模块预设的输出电压作差后得到的结果进行PI调节，得到直流有功功率指令值
[0024]第一加法器，用于对直流有功功率指令值与电流i
d
进行叠加，以及对直流无功功率指令值与电流i
q
进行叠加；
[0025]第二PI控制器，用于对直流有功功率指令值与电流i
d
叠加后的结果进行PI调节，以及对直流无功功率指令值与电流i
q
叠加后的结果进行PI调节；
[0026]第二加法器，用于对所述滤波模块中电容dq坐标系的端电压u
CRd
，以及进行PI调节后直流有功功率指令值与电流i
d
的叠加结果进行相加，对所述滤波模块中电容dq坐标系的端电压u
CRq
，以及进行PI调节后直流无功功率指令值与电流i
q
的叠加结果进行相加，实现了将所述滤波模块中电容dq坐标系的端电压u
CRq
以及端电压u
CRd
为反馈变量的基于陷波器校正法的有源阻尼控制；
[0027]第四坐标变换单元，用于对所述第二加法器输出的信号由dq坐标系转换成αβ坐标系；
[0028]空间矢量调节单元，用于根据所述第四坐标变换单元输出的信号，控制输出到所述整流模块中开关管的开关驱动信号的占空比。
[0029]作为上述技术方案的进一步改进，所述第一坐标变换单元利用表达式
计算电流i
α
以及电流iβ。
[0030]作为上述技术方案的进一步改进，所述电感电压估测单元中，通过表达式计算所述滤波模块中电感αβ坐标系的端电压u
Lα
以及端电压u
Lβ
，其中p
L
表示滤波模块中电感在零状态期间条件下的瞬时有功功率，q
L
表示滤波模块中电感在零状态期间条件下的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种AFE整流器的控制系统，其特征在于：包括：交流输入端口，用于与三相交流电网电源相连接；负载端口，用于与负载相连接；滤波模块，与所述交流输入端口相连接，所述滤波模块是LCL滤波模块；整流模块，其输入端与所述滤波模块相连接，其输出端与所述负载接口相连接，所述整流模块是AFE整流器，所述整流模块包括多个开关管；电流采样模块，用于采集所述滤波模块输入至所述整流模块的电流参数，所述电流采样模块的输入端接在所述滤波模块与所述整流模块的连接通路上；电压采样模块，用于采集输出整流模块输出的电压参数，所述电压采样模块的输入端接在所述整流模块与所述负载端口的连接通路上；处理模块，所述处理模块分别与所述电压采样模块、所述电流采样模块以及所述整流模块相连接；所述处理模块包括：识别单元，用于识别所述电压采样模块输入的电压参数以及所述电流采样模块输入的电流参数，得到相电流i
1a
、i
1b
以及i
1c
，得到所述整流模块输出的直流电压U
dc
；第一坐标变换单元，用于对相电流i
1a
、i
1b
以及i
1c
做三相坐标
‑
αβ两相静止坐标变换，得到电流i
α
以及电流i
β
；第二坐标变换单元，用于对电流i
α
以及电流i
β
做park同步旋转坐标变换，得到电流i
d
以及电流i
q
；电感电压估测单元，用于根据电流i
α
以及电流i
β
计算所述滤波模块中电感αβ坐标系的端电压u
Lα
以及端电压u
Lβ
；电容电压估测单元，用于根据所述滤波模块中电感αβ坐标系的端电压u
Lα
以及端电压u
Lβ
，结合所述整流模块的参考电压，得到所述滤波模块中电容的αβ坐标系的端电压u
Cα
以及端电压u
Cβ
；第三坐标变换单元，用于将所述滤波模块中电容αβ坐标系的端电压u
Cα
以及端电压u
Cβ
转换成dq坐标系的端电压u
Cd
以及端电压u
Cq
；超前
‑
滞后单元，用于对所述滤波模块中电容dq坐标系的端电压u
Cd
以及端电压u
Cq
中的正谐振峰进行抵消处理，得到处理后所述滤波模块中电容dq坐标系的端电压u
CRd
以及端电压u
CRq
；减法器，用于对所述整流模块输出的直流电压U
dc
以及所述整流模块预设的输出电压进行作差；第一PI控制器，用于对所述整流模块输出的直流电压U
dc
以及所述整流模块预设的输出电压作差后得到的结果进行PI调节，得到直流有功功率指令值第一加法器，用于对直流有功功率指令值与电流i
d
进行叠加，以及对直流无功功率指令值与电流i
q
进行叠加；第二PI控制器，用于对直流有功功率指令值与电流i
d
叠加后的结果进行PI调节，以及
对直流无功功率指令值与电流i
q
叠加后的结果进行PI调节；第二加法器，用于对所述滤波模块中电容dq坐标系的端电压u
CRd
，以及进行PI调节后直流有功功率指令值与电流i
d
的叠加结果进行相加，对所述滤波模块中电容dq坐标系的端电压u
CRq
，以及进行PI调节后直流无功功率指令值与电流i
q
的叠加结果进行相加；第四坐标变换单元，用于对所述第二加法器输出的信号由dq坐标系转换成αβ坐标系；空间矢量调节单元，用于根据所述第四坐标变换单元输出的信号，控制输出到所述整流模块中开关管的开关驱动信号的占空比。2.根据权利要求1所述的一种AFE整流器的控制系统，其特征在于：所述第一坐标变换单元利用表达式计算电流i
α
以及电流i
β
。3.根据权利要求2所述的一种AFE整流器的控制系统，其特征在于：所述电感电压估测单元中，通过表达式计算所述滤波模块中电感αβ坐标系的端电压u
Lα
以及端电压u
Lβ
，其中p
L
表示滤波模块中电感在零状态期间条件下的瞬时有功功率，q
L
表示滤波模块中电感在零状态期间条件下的瞬时无功功率，4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：何邦昌，屈莉莉，廖慧，
申请(专利权)人：广东创电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：