一种电网不平衡下Vienna整流器的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种电网不平衡下Vienna整流器的控制方法，属于电能变换领域。本发明专利技术的主要方法包括电网正交信号以及电网频率的计算、不平衡电网下电流参考值的计算，实现航空宽变频电网不平衡下Vienna整流器的控制，抑制其输入电流谐波和输出电压波动。本发明专利技术方法针对整流器，由于目前应用于航空宽变频电网的针对三相不平衡下整流器控制的方法较少，该方法为三相整流器提供了一种新的控制策略。本发明专利技术无需三相锁相环以及电网正负序分量计算，控制算法简单，且适用于频率在360~800Hz范围变化的航空宽变频电网，能保证Vienna整流器在电网不平衡工况下维持高功率因数运行和稳定的直流输出电压。出电压。出电压。

【技术实现步骤摘要】
一种电网不平衡下Vienna整流器的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种适用于三相三电平三开关(Vienna)整流器的在电网不平衡下的控制方法，属于电能变换领域。

技术介绍

[0002]随着多电飞机以及全电飞机技术的发展，机载设备对电源容量的需求越来越大，飞机电源系统中越来越多地采用交流变频供电系统，即通过航空发动机直接拖动发电机产生三相变频交流输入，其电压有效值为115V，频率为360～800Hz。在航空供电系统中，由于其系统相对独立且内阻较大，对电网电流谐波含量有很高的要求，具有功率因数校正(PFC)功能的三相整流器在电网中尤为重要。其中三相三电平三开关(Vienna)整流器具有高效率、低谐波含量、高功率密度、低电压应力等优点，非常适合应用于航空供电系统。
[0003]Vienna整流器作为三相有源功率因数校正装置，其输入输出性能与电网质量密切相关。在实际应用中，电网会出现三相不平衡、相位偏差等异常工作状况，导致电网电压不仅存在正序分量，还包含负序和零序分量。由于负序分量的存在，若采用常规的dq坐标系下电压电流双环PI控制，会导致整流器直流侧存在二次纹波，输出电压不稳定，同时会在输入电流中引入谐波，造成电流畸变，严重时会导致整流设备异常工作甚至脱离电网。
[0004]目前，针对电网不平衡下Vienna整流器的控制方法主要应用于50Hz或60Hz工频电网，通常利用双dq坐标变换的矢量控制法，提取电网正负序分量并分别进行控制，再通过矢量调制方法实现，计算非常繁琐，会占用数字控制器大量资源，并且仅适用于定频场合，无法应用于航空宽变频电网。在航空电网出现不平衡状况时，采用一种较为简单的控制方法，抑制直流输出的二次纹波，减小输入电流畸变，维持Vienna整流器输入输出性能是十分必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目到是为了实现Vienna整流器在电网不平衡下的运行控制，解决整流器输入电流畸变和输出电压存在二次纹波的问题，可以维持整流器单位功率因数和直流电压的稳定。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种电网不平衡下Vienna整流器的控制方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一、采样电网中Vienna整流器的三相输入电压信号v
a
、v
b
、v
c
，三相输入电流信号i
a
、i
b
、i
c
和输出电压信号V
dc
；
[0009]步骤二、将三相输入电压信号v
a
、v
b
、v
c
通过带有锁频环结构的二阶广义积分器计算，得到移相90
°
的三相输入电压正交信号qv
a
、qv
b
、qv
c
以及电网频率ω；
[0010]步骤三、将输出电压参考值V
dc_ref
与采样得到的输出电压V
dc
比较作差，得到输出电压与实际值之间的误差，将误差送入比例
‑
积分调节器，从而构成Vienna整流器的电压环，电压环的输出为k
m
；
[0011]步骤四、将电压环输出k
m
与三相输入电压正交信号qv
a
、qv
b
、qv
c
按照如下公式计算，得到三相电流参考值i
a_ref
、i
b_ref
、i
c_ref
；
[0012]i
a_ref
＝k
m
(
‑
qv
b
+qv
c
)
[0013]i
b_ref
＝k
m
(
‑
qv
c
+qv
a
)
[0014]i
c_ref
＝k
m
(
‑
qv
a
+qv
b
)
[0015]步骤五、将上步三相电流参考值i
a_ref
、i
b_ref
、i
c_re
与采样的三相输入i
a
、i
b
、i
c
比较作差得到的误差送入准比例
‑
谐振调节器，将计算出的电网频率ω作为准比例
‑
谐振调节器的谐振频率，从而构成Vienna整流器的电流环；
[0016]步骤六、将Vienna整流器电流环的输出U
a
、U
b
、U
c
分别叠加零序分量U
offset
，从而得到三相调制波U
x,offset
，x＝a,b,c；
[0017]步骤七、将三相调制波U
x,offset
与三角载波进行交截，得到开关管的导通时间T
x,on
，x＝a,b,c；
[0018]步骤八、依据开关管的导通时间T
x,on
，x＝a,b,c得到占空比信号，驱动开关管开通关断，实现整流器的控制。
[0019]进一步地，步骤六中所述三相调制波U
x,offset
的计算公式为：
[0020]U
x,offset
＝U
x
+U
offset
，x＝a,b,c
[0021][0022]其中U
offset
为零序分量，用于增加整流器的调制比，U
max
、U
min
为三相调制波U
x,offse
的
t
最大值和最小值，通过比较三相调制波幅值大小获得。
[0023]进一步地，步骤七中所述开关管的导通时间T
x,on
的计算公式为：
[0024]x＝a,b,c
[0025]其中T
s
为单个开关周期的时间。
[0026]进一步地，所述电网适用于频率在360～800Hz范围变化的航空宽变频电网。
[0027]本专利技术相比现有技术具有如下有益效果：
[0028]1、本专利技术所提出的电网不平衡下的控制方法相比于传统的双坐标变换矢量控制法，不需要复杂的坐标变换和锁相运算，仅利用带锁频环的二阶广义积分器计算电网电压正交信号即可实现三相参考电流的给定，控制方法简单，有利于控制系统的实现。
[0029]2、本专利技术所提出的电网不平衡下的控制方法可以适用于360～800Hz宽变频航空电网。由于目前电网不平衡下三相整流器的控制方法主要应用于50Hz或60Hz工频电网，在宽变频电网中无法适用。该控制策略为Vienna整流器在飞机交流变频供电系统中的应用提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网不平衡下Vienna整流器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采样电网中Vienna整流器的三相输入电压信号v
a
、v
b
、v
c
，三相输入电流信号i
a
、i
b
、i
c
和输出电压信号V
dc
；步骤二、将三相输入电压信号v
a
、v
b
、v
c
通过带有锁频环结构的二阶广义积分器计算，得到移相90
°
的三相输入电压正交信号qv
a
、qv
b
、qv
c
以及电网频率ω；步骤三、将输出电压参考值V
dc_ref
与采样得到的输出电压V
dc
比较作差，得到输出电压与实际值之间的误差，将误差送入比例
‑
积分调节器，从而构成Vienna整流器的电压环，电压环的输出为k
m
；步骤四、将电压环输出k
m
与三相输入电压正交信号qv
a
、qv
b
、qv
c
按照如下公式计算，得到三相电流参考值i
a_ref
、i
b_ref
、i
c_ref
；i
a_ref
＝k
m
(
‑
qv
b
+qv
c
)i
b_ref
＝k
m
(
‑
qv
c
+qv
a
)i
c_ref
＝k
m
(
‑
qv
a
+qv
b

【专利技术属性】
技术研发人员：任小永，徐子梁，陈乾宏，张之梁，郑志豪，樊靖轩，吴玲燕，周治成，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：