一种电压源型pwm整流器启动冲击抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及PWM变流器领域，特别涉及一种电压源型PWM整流器启动冲击抑制方 法。
【背景技术】
[0002] 电压源型PWM整流器由于可控性高、功率因数高、谐波含量低、高效率等优点得到 了广泛的应用。传统的PI控制器控制的电压源型PWM整流器启动过程中往往存在直流侧 电压上升过高，交流侧三相电流上升过高的问题。过高的直流电压和过高的交流电流对于 电力电子器件的要求更加严苛，因此会增加设备的成本。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的上述不足，本发明提出了一种电压源型PWM整流器启动冲击 抑制方法，本发明通过对电压源型PWM整流器期望输出直流电压与实际输出直流电压之差 进行限幅，将限幅后的期望输出直流电压与实际输出直流电压之差作为电压外环PI控制 器的输入，从而可以有效地减少电压源型PWM整流器启动过程中输出侧的直流电压冲击以 及交流侧三相电流冲击，降低对电压源型PWM整流器器件的要求。
[0004] 本发明通过下述方法实现上述目的。
[0005] -种中点电压源型PWM整流器启动冲击抑制方法，其包括如下步骤：第一步，对电 压源型PWM整流器充电，使直流侧电容C电压达到设定值Vm第二步，将电压源型PWM整流 器的期望输出直流电压G与实际输出的直流电压Vdc;(t)求电压差
【主权项】
1. 一种电压源型PWM整流器启动冲击抑制方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，对 电压源型PWM整流器充电，使直流侧电容（C)电压达到设定值V tl;第二步，将电压源型PWM 整流器的期望输出直流电压G与实际输出的直流电压Vd。⑴求电压差KO = G L⑴， 对电压差冲)=G 限幅，限幅后的电压差KO = (〇作为电压外环PI控制器的 输入；第三步，将电压外环PI控制器的输出、电网侧三相电压va、vb、v。和三相电流i a、ib、ic 作为前馈解耦模块的输入，计算前馈解耦模块的输出；第四步，将前馈解耦模块的输出转换 为三相电压指令值；第五步，根据电压源型PWM整流器的三相电压指令值控制电压源型PWM 整流器开关管的开通和关断。
2. 根据权利要求1所述的一种电压源型PWM整流器启动冲击抑制方法，其特征在于， 所述电压源型PWM整流器是三相半桥电压源型两电平PWM整流器，电网侧三相电压v a、vb、 v。分别各自串联一个电感L后连接到A、B、C三相半桥的中点，A相半桥由第一开关管（SI) 和第二开关管（S2)组成，第一开关管（SI)并联第一二极管（Dl)，第二开关管（S2)并联第 二二极管（D2)，B相半桥由第三开关管（S3)和第四开关管（S4)组成，第三开关管（S3)并 联第三二极管（D3)，第四开关管（S4)并联第四二极管（D4)，C相半桥由第五开关管（S5) 和第六开关管（S6)组成，第五开关管（S5)并联第五二极管（D5)，第六开关管（S6)并联第 六二极管（D6)，六个开关管均是正极向下负极向上，三相半桥和直流输出的电容即直流侧 电容（C)并联。
3. 根据权利要求1所述的一种电压源型PWM整流器启动冲击抑制方法，其特 征在于，所述对电压差= 限幅是指：设定一个正常数e_，当电压差 = G - 4(0 > ew时，令 e (t) = e max，当电压差吨)=04(0 < -emax时，令 e ⑴ =-emax，当-emax彡e⑴彡e max时，令吵）=< U)，正常数emax为1-30之间的常数。
4. 根据权利要求1所述的一种电压源型PWM整流器启动冲击抑制方法，其特征在于，所 述电压外环PI控制器是：/_:= + 汾，t是时间，比例系数Kvp、积分系数K vi的 确定方法如下：在闭环系统中，保持积分系数Kvi为0按照步长0. 1逐渐增大比例系数K vp， 当比例系数Kvp为Kpfinal时，直流电压V d。(t)在设定时间tmaxl内达到期望输出值G的±5% 范围内并且保持稳定，则确定积分系数K vp= 0. 8KPfinal，然后保持积分系数Kvp= 0. 8KPfinalF 变且按照步长0. 1逐渐增大积分系数K1直到在设定时间tmaxl以后稳态误差得以消除，G是 电压外环PI控制器的输出。
5. 根据权利要求1所述的一种电压源型PWM整流器启动冲击抑制方法，其特征在于，所 述前馈解耦模块是： Vd = (i'd - ?,ι) + J11 (J,j - i,i^Lill + ed ^ = + + Vd、Vq为前馈解親模块的输出，L 是电感 值，KipIii常数确定方法为：在闭环系统中，保持积分系数Kii为0按照步长0. 1逐渐增大比 例系数Kip，当比例系数Kip为K_31时，电流i ,在设定时间tmax内达到期望输出值0的±5% 范围内并且保持稳定，则确定积分系数Kip= 0. 8Kmnal，然后保持积分系数Kip= 0. 8Kmnalf 变且按照步长0. 1逐渐增大积分系数Kii直到在设定时间t max以后稳态误差得以消除， 2 e(j - ^[v{! cos((〇 l) + Vhc〇s(ri>I- In / 3) + y( cos(^ 1+ In / 3)] ^ eq = -~[ν(Ι?η(ω{) + v/,sin(^t- In/3) + vrsin(/^t-l· In/3)]? 三相电网电压Sva=A cos(c〇t)、vb=A cos(c〇t_2Ji/3)、vc=A cos(c〇t+2Ji/3)， A为电网电压幅值，ω为电网电压角频率，单位为弧度每秒，t表示时间， 2 id - -[/(, cos(^t) + ih cos(^t- 2π/ 3) + i，cos(^ t+ 2^· / 3)]? 3 2 /" = - 土[/"5?η(/.!η) + /?η((：；η-2；Γ/3) + /,.sin(wt+2；W3)]，π 为圆周率。 3
6. 根据权利要求1所述的一种电压源型PWM整流器启动冲击抑制方法，其特征在于，所 述将前馈解耦模块的输出转换为三相电压指令值具体为：
Va、Vb、V。为电压源型PWM整流器的三 相电压指令值。
7. 根据权利要求1所述的一种电压源型PWM整流器启动冲击抑制方法，其特征在于，所 述开关管指为MOSFET或IGBT。
8. 根据权利要求1所述的一种电压源型PWM整流器启动冲击抑制方法，其特征在于，所 述第五步具体是采用空间电压矢量脉冲宽度调制技术SVPWM控制电压源型PWM整流器开关 管的开通和关断。
【专利摘要】本发明提出了一种电压源型PWM整流器启动冲击抑制方法，所述控制方法通过对电压源型PWM整流器期望输出直流电压与实际输出直流电压之差进行限幅，将限幅后的期望输出直流电压与实际输出直流电压之差作为电压外环PI控制器的输入，进而控制电压源型PWM整流器，从而可以有效地减少电压源型PWM整流器启动过程中输出侧的直流电压冲击以及电网侧三相电流冲击，降低对电压源型PWM整流器器件的要求。
【IPC分类】H02M1-36, H02M1-32
【公开号】CN104734481
【申请号】CN201510113015
【发明人】康龙云, 冯自成, 李臻
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月15日