[发明专利]一种针对大负载情况下Vienna整流器电流畸变的控制方法

说明书

本发明公开了一种大负载情况下Vienna整流器电流畸变的控制方法，由实际运行情况得到Vienna整流器的调制度m，再根据m与θ_m的关系式得到对应的最大允许滞后角θ_m；计算出实际滞后角θ并与最大允许滞后角θ_m进行比较，从而确定是否需要补偿无功，若θ≤θ_m则无需补偿，若θθ_m则需要补偿无功；采用零序分量注入法，完成Vienna整流器控制。本发明不仅可以改善大负载情况下的电流畸变，还可以最大化功率因数角。

技术领域

本发明涉及电力电子技术，特别涉及一种针对大负载情况下Vienna整流器电流畸变的控制方法。

背景技术

对于Vienna整流器，由于相电流与参考电压矢量之间存在夹角，在三相电流过零点时其拓扑中二极管将强制换流，从而会引起的电流畸变，导致电流变差。而传统的零序分量注入法虽然可以在一定情况下解决电流畸变问题，但是该方法受到调制度的限制，这就导致相电流与参考电压矢量之间的夹角也有限制，所以当负载电流增大到超过一定限制时仅零序分量注入法将不再适用，下面详细阐述零序分量注入法原理。

图1为传统三相三线制Vienna整流器的拓扑，Vienna整流器为三电平变换器，图2为三电平空间矢量图，按照三相电压分布划分为6个扇区，从扇区Ⅰ至扇区Ⅵ。由于电感上的压降导致参考电压v_ref与电流i_s之间产生滞后角，如图2中扇区Ⅰ所示，假设当某一调制度下使得v_ref在a区域运行，则基本矢量组合为[100]，[10-1]，[00-1]，[0-1-1]。但是当进入b区域时，由于二极管的不可控特性，只能输出[01-1]而不是[0-1-1]。因此采用如[000]→[100]→[10-1]→[100]→[000]的五段式SVPWM即可避免电流畸变。换句话说，只要在电流换向时开关一直开着，就可以避免电流畸变。因此将第一扇区的分析推广到其余扇区，把SVPWM里的分析等价到SPWM中计算后即可得到零序分量注入法。

传统零序分量法受到调制度m的限制，如图3的第一扇区空间矢量图，当v_ref在区域1和2运行时，可以由冗余矢量进行代替，当进入区域3时，只能使用大矢量[1-1-1] 且没有冗余矢量可以代替，而[1-1-1]本身在电流换向时无法输出，因此一旦进入区域3 后，如果调制度m超过一定限制，电流一定会畸变。

发明内容

本发明的目的在提供一种针对大负载情况下Vienna整流器电流畸变的控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种大负载情况下Vienna整流器电流畸变的控制方法，包括如下步骤：

步骤1、由实际运行情况得到Vienna整流器的调制度m，再根据m与θ_m的关系式得到对应的最大允许滞后角θ_m；

步骤2、计算出实际滞后角θ并与最大允许滞后角θ_m进行比较，从而确定是否需要补偿无功，若θ≤θ_m则无需补偿，若θθ_m则需要补偿无功；

步骤3、采用零序分量注入法，完成Vienna整流器控制。

进一步的，步骤1中，m与θ_m的关系式为

进一步的，步骤2中，实际滞后角计算公式为

其中，i_d和e_d分别为有功电流和电网电压，V_out为直流侧输出电压，i_out为输出电流。

进一步的，步骤3中，需要补偿无功为