[发明专利]电网不平衡下有功二次脉动抑制的直接电流指令计算方法

说明书

本发明公开了一种电网不平衡下有功二次脉动抑制的直接电流指令计算方法，其特征是：首先用对称分量法对PWM整流器网侧三相不平衡电压进行正负序分离，再在三相静止坐标系下计算获得负序指令电流，将所述负序指令电流和原有的正序指令电流相加获得实际指令电流。本发明有效抑制了在电网电压不平衡时整流器有功功率和直流侧电压的二次脉动，简化了指令电流的计算，提高了系统的响应速度和控制效果。

技术领域

本发明涉及三相PWM高功率因数整流器控制领域，更具体地说是涉及一种电网电压不平衡时抑制PWM整流器的有功二次脉动的直接电流指令计算方法。

背景技术

PWM整流器的运用在电力电子领域发挥着越来越重要的地位，在研究三相PWM整流器的控制方法时，一般认为电网三相电压是平衡的。但在整流器实际运行当中，电网电压不可避免的会遇到电网电压不平衡现象，若仍沿用平衡系统的控制策略，将会使网侧电流三相不平衡，功率和直流侧电压产生脉动。为解决此问题，广大学者对其进行了研究。根据PWM整流器控制性能要求的不同可以分为以下几种控制目的：一是控制网侧电流的平衡，但有功功率和无功功率存在明显的脉动；二是控制有功功率和无功功率的平衡，但网侧电流存在大量的谐波；三是控制有功功率和直流侧电压的平衡，但网侧三相电流不平衡。

针对以上三种控制目的，已有学者提出了切实可行的控制策略。其中直接功率控制策略提出，在同步旋转坐标系下分离出正负序分量，并表示出各次有功和无功功率，再根据不同的控制目的计算给定电流，此方法指令电流计算量大并且控制复杂；矢量控制策略提出，通过提取电流和电压的正负序分量，再对正负序分量进行独立控制，此策略控制效果提升但因需要多个PI环，控制方法仍然复杂。

发明内容

本发明为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种电网不平衡下有功二次脉动抑制的直接电流指令计算方法，为在电网电压不平衡时抑制PWM整流器的有功二次脉动，避免现有方法中复杂的坐标变换和功率计算，简化指令电流的计算，提高系统的响应速度和控制效果。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明电网不平衡下有功二次脉动抑制的直接电流指令计算方法的特点是：首先用对称分量法对PWM整流器网侧三相不平衡电压E_a、E_b和E_c进行正负序分离，再在三相静止坐标系下计算获得负序指令电流，将所述负序指令电流和原有的正序指令电流相加获得实际指令电流。

本发明直接电流指令计算方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、采样获得PWM整流器网侧三相不平衡相电压E_a、E_b和E_c；

步骤2、利用对称分量法对采样获得的网侧三相不平衡相电压E_a、E_b和E_c按式(1)进行正负序分离，得到电网电压正序分量E_a^p、E_b^p和E_c^p：

其中

步骤3、三相三线制系统中电网电压不存在零序分量，则由式(2)获得电网电压负序分量E_aⁿ，E_bⁿ，E_cⁿ为：

步骤4、取任一相网侧正序相电压复矢量E^p和负序相电压复矢量Eⁿ，按式(3)计算系统复功率S：

其中：