[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

说明书

本公开提出了一种三相三电平维也纳整流器控制系统及控制方法，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3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。本公开通过在控制源头设置滞后无功补偿模块，采用稳定性好、使谐波最小的控制方法，解决三相三电平维也纳整流器电流过零点畸变问题，实现输入电流谐波最小化。

技术领域

本公开涉及电力电子相关技术领域，具体的说，是涉及一种三相三电平维也纳整流器控制系统及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

近年来，大功率整流器的应用需求逐渐增加，其中，三相三电平维也纳(Vienna)整流器具有功率器件数量少、成本低、输入电流总谐波畸变率低、功率密度高、效率高等优势，得到了广泛关注。该拓扑可以应用于快速充电、无线电通信、功率因数校正、风力发电等领域。然而，三电平Vienna整流器固有的过零点畸变问题，以及中性点平衡问题降低了系统的可靠性和稳定性。为了确保三电平Vienna整流器可靠稳定的运行，减少对电网的谐波污染，必须解决三相电流过零点畸变等问题。

发明人发现，针对上述问题，国内外学者提出了一些解决方法，大致可分为调制和控制两类方法。其中，调制的方法对系统的鲁棒性和收敛性没有给出可靠的理论依据，因此其响应速度和抗干扰性相对较弱；而现有控制方法大都对电感参数具有明显依赖性，当电感发生变化时，系统的稳定性就会受到影响。

现有的方法多数采用零序分量注入的方法，采用零序分量注入的调制方法，具体的存在如下问题：当调制比大于0.866时，过零点畸形控制效果差；在调制过程中，中性点控制容易与过零点畸形控制实现耦合，不利于中性点平衡控制。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种三相三电平维也纳整流器控制系统及控制方法，采用稳定性好、使谐波最小的控制方法，解决三相三电平维也纳整流器电流过零点畸变问题，实现输入电流谐波最小化。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种三相三电平维也纳整流器控制系统，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。

一个或多个实施例提供了一种三相三电平维也纳整流器控制方法，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。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本公开通过设置滞后无功补偿模块，消除电感电流与参考电压矢量之间的夹角，保证电感电流与参考电压矢量同步，从根源上解决了三相三电平维也纳整流器电流过零点畸变问题，并使得输入电流谐波最小化。