[发明专利]一种三相电压型SVPWM整流器

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种整流器，尤其涉及一种三相电压型SVPWM整流器。

背景技术

解决电网污染的途径主要有两种：一种是加入补偿器补偿电网中的谐波。如有源电力滤波器、静止无功补偿等；另外一种是设计输入电流为正弦、谐波含量低、功率因数高的整流器。应该说，通过无源和有源电力滤波器等谐波抑制或补偿装置能抑制或补偿电网中的谐波和无功功率。但只是一种补救性的、消极的和被动的“治病”措施。同时存在缺点：无源滤波器易和系统发生并联谐振而导致谐波放大；或只能在谐波抑制或者无功补偿的某一方面卓有成效，无法将二者很好的结合起来。且成本高、控制复杂。传统的不可控二极管和晶闸管相控整流是电网中的主要谐波污染源，同时引起系统中大量无功功率流动，严重影响电能质量。因而更有效和积极的途径是在变流装置中采取消除或减少谐波的所谓“防病”措施。为此，应该开发将控制技术应用到、等全控器件组成的整流电路中，使整流器在工作时对电网或者电源系统既不产生谐波也不消耗无功功率，即输入功率因数为或者高于0.95，成为无谐波污染的“绿色”电力电子变流装置。这种整流器叫做整流器，又称为单位功率因数变流器。

整流器的主电路已从早期的半控型器件桥路发展到如今的全控型器件桥路。年、首先提出了基于可关断器件的三相全桥整流器拓扑。之后又有一些学者根据不同的功率等级和不同的用途发展和改进了新的电路拓扑结构，大致为电压型和电流型两大类：相对于电流型整流器而言，电压型整流器具有更快的响应速度。且容易实现。目前以电压型为主，拓扑结构有单相全桥、单相倍压、三相四开关、三相六开关、多相组合及多电平拓扑结构等；在小功率场合，研究集中在减少功率开关和改进直流输出性能上；在大功率场合，其拓扑结构研究集中在多电平、整流模块并联扩容以及软开关技术上，随着需求功率增大和容量扩大，整流器的主电路拓扑结构还有待于完善，进而提出更好的控制策略。

发明内容

为了克服传统整流器功率因数方面存在的难题，本发明提出一种三相电压型SVPWM整流器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。

三相电压型SVPWM整流器，包括SVPWM整流器主电路、解耦控制、SVPWM调制三个部分。

所述SVPWM整流器主电路由交流侧电压源、三相滤波电感、三相全控桥、直流侧滤波电容和负载组成。

所述解耦控制包括电压外环控制和电流内环控制，其中电流内环采用解耦控制的方法。

所述SVPWM调制根据电流内环得到的给定信号，采用七段控制的SVPWM方式，控制主电路的IGBT。

本发明的有益效果是：三相电压型整流器是一种积极且有效的抑制谐波污染、改善电能质量的方法。它具有实现网侧输入电流正弦化、高功率因数、低谐波污染、恒定直流电压控制、能量的双向流动等优点。本发明提出根据有功电流的最大上升速率和直流电压最大下降速率来设计最小电容值。整流器控制系统的设计是通过引入、的前馈补偿解耦控制实现对整流器网侧有功和无功分量的无耦合、独立控制。

附图说明

图1 SVPWM整流器主电路。

图2 控制结构。

图3 电流内环解耦控制。

图4 电压外环控制。

具体实施方案

图1中，由交流侧电压源、三相滤波电感、三相全控桥、直流侧滤波电容和负载组成。ua、ub、uc分别代表交流侧三相电压源电压。udc是直流侧滤波电容的输出电压。ia、ib、ic分别代表交流侧三相电流的瞬时值。T1-T6为整流器功率开关管IGBT。L、Rre分别为交流侧滤波电感值和等效电阻。交流侧电感。主要作用是限制开关器件所产生的高次谐波电流。其取值应该恰当。它是保证三相电压型整流器正常工作必要条件。

图2中，由于在三相静止坐标系下电压之间和电流之间存在耦合。而通过Park变换后得到的两相旋转d、q坐标下的数学模型将电压和电流分解为两个直流分量。d轴电流为系统输入的有功电流。q轴分量为系统输入的无功电流。通过引入id、iq的前馈补偿解耦控制实现对两通道电压单独控制。实现整流器网侧有功和无功分量的无耦合单独控制。所以调节器设计方便、运算简单而且很容易实现单位功率因数为1。

因此，整个控制电路包括电压控制器和电压反馈构成的电压外环和电流控制器和电流反馈构成的电流内环。给定的直流侧电压参考值和实际输出电压进行比较之后。经过电压外环调节器得到有功电流指令。其值决定有功功率的大小。符号决定有功功率的流向。