[发明专利]一种三电平PWM整流器的变开关组合直接功率控制方法

摘要

本发明公开了一种三电平PWM整流器的变开关组合直接功率控制方法，首先对当前时刻以及下一时刻的瞬时有功和瞬时无功进行计算，然后将其与参考有功和参考无功进行比较，得到两组开关表选择信号，利用这两组信号并结合在α-β坐标系下的电压参考矢量所在的扇区号查找三电平PWM整流器直接功率控制开关表，选定两个三相开关组合。接着以下一个周期的功率脉动最小为控制目标，计算得到一个时间分配因子，在一个周期内对选定的两个三相开关组合的输出时间进行分配。本发明的方法能够避免功率调节过程中的超调现象，有效地改善了三电平PWM整流器直接功率控制系统的稳态性能。

主权项

一种三电平PWM整流器的变开关组合直接功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据三相电网电压信号(u_a,u_b,u_c)和两相电流信号(i_a,i_b)计算当前时刻的瞬时有功功率p和瞬时无功功率q：p＝u_ai_a+u_bi_b‑u_c(i_a+i_b)；$q=\frac{1}{\sqrt{3}}[(u_b-u_c)i_a+(u_c-u_a)i_b-(u_a-u_b)(i_a+i_b)];$2)计算当前时刻的下一时刻瞬时有功功率和瞬时无功功率$\hat{p}=\mathrm{\ωL}[\frac{d{\hat{i}}_a}{\mathrm{d\θ}}(2{\hat{i}}_a+{\hat{i}}_b)+\frac{d{\hat{i}}_b}{\mathrm{d\θ}}(2{\hat{i}}_b+{\hat{i}}_a)]+{\hat{V}}_{\mathrm{dc}}^{*}\left[(S_a{\hat{i}}_a+S_b{\hat{i}}_b-S_c({\hat{i}}_a+{\hat{i}}_b)\right];$$\hat{q}=\frac{1}{\sqrt{3}}\left\{3\mathrm{\ωL}(\frac{d{\hat{i}}_b}{\mathrm{d\θ}}{\hat{i}}_a-\frac{d{\hat{i}}_a}{\mathrm{d\θ}}{\hat{i}}_b){-\hat{V}}_{\mathrm{dc}}^{*}\right[S_a(2{\hat{i}}_a+{\hat{i}}_b)-S_b(2{\hat{i}}_a+{\hat{i}}_b)+S_c({\hat{i}}_a-{\hat{i}}_b)\left]\right\};$其中，(S_a,S_b,S_c)为当前时刻的三电平PWM变换器直接功率控制的三电平PWM变换器三相开关组合输出状态；为下一时刻的两相电流信号；为下一时刻直流母线电压；ω为三相电网角频率；L为输入电抗器的电感量；3)比较当前时刻的瞬时有功功率p和参考瞬时有功功率p^*、当前时刻的瞬时无功功率q和参考瞬时无功功率q^*，得到一组开关表选择信号(S_p,S_q)，利用所述开关表选择信号(S_p,S_q)，结合在α‑β坐标系下的电压参考矢量所在扇区号查找三电平PWM整流器直接功率控制开关表，选定一个三相开关组合A；比较下一时刻瞬时有功功率和参考瞬时有功功率p^*、下一时刻瞬时无功功率和参考瞬时无功功率q^*，得到另一组开关表选择信号利用该组开关表选择信号结合在α‑β坐标系下的电压参考矢量所在扇区号查找三电平PWM整流器直接功率控制开关表，选定另一个三相开关组合B；4)确定上述三相开关组合A和三相开关组合B的输出顺序；5)以下一个周期的功率脉动最小为控制目标，计算得到一个时间分配因子ξ，在一个周期内对两个三相开关组合A和B的输出时间进行分配。