[发明专利]PWM整流器的直接电流控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是指一种PWM整流器的直接电流控制方法及装置。

背景技术

模型预测直接电流控制无需坐标旋转变换，具有算法简单、动态响应快、以及鲁棒性好等优点而被广泛接受；而传统的模型预测电流用枚举法对最优矢量进行选取。随着对不平衡电网电压情况下PWM整流器控制的深入研究，一种新型无功功率定义被提出并被广泛应用到不平衡情况下PWM整流器的控制系统中；相对于传统无功功率定义新型无功功率定义适用范围更为宽泛，在电网平衡情况下新型无功和传统无功是等价的，但是在不平衡情况下新型无功功率有更好的控制效果。文献《Modeling and analysis of instantaneous active and reactive power for pwm ac/dc converter under generalized unbalanced network》把新型无功功率应用到VOC框架，但是它依然需要对电网电压和电网电流进行正负序分解；文献《Control of three-phase PWM rectifier in stationary frame under unbalanced input voltage》做了一定的改进，不需要对电网电压和电网电流进行正负序分解，但是它需要一个比例谐振器(PR)对电流进行控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种PWM整流器的直接电流控制方法及装置，不需要对电网电压和电网电流进行正负序分解，并且完全在静止坐标系下实现，可以增强对电网电压不平衡的适应性，达到和平衡电网下类似的运行效果。

基于上述目的本发明提供的PWM整流器的直接电流控制方法，包括：

根据采样整流器直流侧电压得到有功功率给定值，无功功率给定值设置为零，以获得单位功率因数运行；

利用电压LEM传感器和电流LEM传感器采样整流器直流侧电压、电网侧电压和电网电流；将电网侧电压通过3/2变换得到在静止两相坐标上的电压信号以及电流信号；电网侧电压和电网侧电流延迟1/4周期后分别得到电压延迟信号以及电流延迟信号；

经过计算得到控制目标为电网侧电流正弦、保持电网侧单位功率因数并且直流母线电压无波动的有功功率和新型无功功率的补偿值分别为电感上消耗的有功功率和新型无功功率的交流分量；

由作为功率补偿值的电感上消耗的有功功率和新型无功功率的交流分量加上传统功率给定值得到新的功率给定值，并由新的功率给定值计算出电流参考值；

在静止坐标系下，通过采样电网电流的瞬时值，并预测下一时刻的电流瞬时值，然后采用快速矢量选择的模型预测直接电流控制方法跟踪参考电流，由快速矢量选择所得到的最优电压矢量进一步得到六个开关管的驱动信号。

在一些实施方式中，所述根据采样整流器直流侧电压得到有功功率给定值，无功功率给定值设置为零，以获得单位功率因数运行的步骤中，有功功率给定值是由给定直流电压与PWM整流器直流侧电压之差经过PI调节器并乘上直流侧电压而得到。

在一些实施方式中，所述将电网侧电压通过3/2变换得到在静止两相坐标上的电压信号以及电流信号；电网侧电压和电网侧电流延迟1/4周期后分别得到电压延迟信号以及电流延迟信号的步骤中：

通过3/2变换得到在静止两相坐标上的电压信号以及电流信号的计算公式为：