[发明专利]一种三相三电平维也纳整流器控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种三相三电平维也纳整流器控制系统，其特征是：包括外环直流电压控制器、内环电流控制器以及滞后无功补偿模块；所述滞后无功补偿模块输出端与外环直流电压控制器的输出端分别连接内环电流控制器，滞后无功补偿模块用于提供功率补偿后的电感电流的q轴分量的参考值，外环直流电压控制器用于提供电感电流的d轴分量的参考值；内环电流控制器根据电感电流的参考值控制维也纳整流器的开关单元的断开和闭合。

2.如权利要求1所述的一种三相三电平维也纳整流器控制系统，其特征是：外环直流电压控制器输入端连接三电平维也纳整流器的输出端，用于根据输出端的输出电压以及电压的设定值，输出电感电流d轴分量的参考值。

3.如权利要求1所述的一种三相三电平维也纳整流器控制系统，其特征是：外环直流电压控制器采用PI控制器；

或者，内环电流控制器采用有限时间控制器。

4.如权利要求1所述的一种三相三电平维也纳整流器控制系统，其特征是：所述滞后无功补偿模块，以使得电感电流与参考电压矢量之间的夹角为零建立计算公式。

5.如权利要求1所述的一种三相三电平维也纳整流器控制系统，其特征是：

还包括dq坐标变换模块以及dq坐标反变换模块，dq坐标变换模块用于将三相三电平维也纳整流器的电流电压实际信号变换后输入控制系统的输入端；dq坐标反变换模块用于将控制系统输出端的信号反变换后控制三相三电平维也纳整流器的开关单元；

或者，还包括调制器，用于将控制信号转换为设定脉冲宽度及脉冲波形参数的输出脉冲。

6.如权利要求1所述的一种三相三电平维也纳整流器控制系统，其特征是：三相三电平维也纳整流器包括依次连接的滤波电感电路、整流电路、开关电路和输出电容电路，所述输出电容电路包括两个串联的电容C₁与电容C₂，开关电路包括三个开关单元，开关单元两端分别连接整流电路的输入端以及输出电容电路的中点。

7.一种三相三电平维也纳整流器控制方法，其特征是，包括如下步骤：

获取三相三电平维也纳整流器的直流侧输出电压的参考值及其实际测量值；获取三相三电平维也纳整流器滤波电感电流值；

根据直流侧输出电压的参考值及其实际测量值，计算获得滤波电感电流值的d轴分量参考值；

根据使得电感电流与参考电压矢量之间的夹角为零，计算获得电感电流值的q轴分量参考值；

根据电感电流值的d轴分量参考值、q轴分量参考值以及实际的电感电流值，获得输出电压控制值；根据输出电压控制值控制三相三电平维也纳整流器的开关管动作。

8.如权利要求7所述的一种三相三电平维也纳整流器控制方法，其特征是：

根据使得电感电流与参考电压矢量之间的夹角为零，计算获得电感电流值的q轴分量参考值，采用如下计算公式：

式中，V_ref为参考电压矢量，ω是三相交流电源频率，L为滤波电感值，i_d为电感电流的实际检测值的d轴分量。

9.如权利要求7所述的一种三相三电平维也纳整流器控制方法，其特征是：根据电感电流值的d轴分量参考值、q轴分量参考值以及实际的电感电流值，获得输出电压控制值的方法采用有限时间控制方法设定输出参量的控制律。

10.如权利要求9所述的一种三相三电平维也纳整流器控制方法，其特征是：设定输出参量的控制律，具体为：

式中，k_d1、k_d2、k_q1、k_q2、λ₁、λ₂为控制参数，且有k_d10，λ₁∈(0,1)，k_d2|e_d+Lωi_q|，k_q10，λ₂∈(0,1)，k_q2|e_q+Lωi_d|，e_d、e_q分别为三相交流电源电压的d轴分量和q轴分量；sign(·)为符号函数，当x0，sign(x)＝1，当x＝0，sign(x)＝0，当x0，sign(x)＝-1；e₁(t)＝i_d^*-i_d，为滤波电感当前实际电流值的d轴分量i_d与对应参考值的差值，e₂(t)＝i_q^*-i_q，为滤波电感当前实际电流值的q轴分量i_q与对应参考值的差值。