專利名稱：用于三相三線Vienna 整流器的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，特別涉及三相三線Vienna整流器電路的控制。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，大量非線性元件的使用給電網(wǎng)注入了嚴重的諧波污染。為了解決諧波危害、滿足諧波標準，除了在電網(wǎng)用戶端實施被動諧波補償外，還可在電力電子設(shè)備的內(nèi)部引入功率因數(shù)校正技術(shù)(PFC)。Vienna整流器是一種優(yōu)秀的有源功率因數(shù)校正拓撲。相比于三相全橋PWM整流器，Vienna整流器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、效率高、可靠性高、無橋路直通危險等優(yōu)點，相比于傳統(tǒng)的PFC設(shè)備，Vienna PFC技術(shù)具有重量輕、體積小、校正效果好等優(yōu)點，因此具有良好的應(yīng)用前景。盡管當前文獻中對三相四線Vienna整流器有較多的研究，然而，Vienna整流器在三相三線系統(tǒng)中的控制和應(yīng)用仍存在研究和改進的空間。

發(fā)明內(nèi)容
開發(fā)本發(fā)明以解決上面提到的問題。根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，提出了一種用于三相三線Vienna整流器的控制器,該Vienna整流器接收交流輸入并在正母線、負母線和零線上產(chǎn)生三電平直流輸出，該控制器包含:交流相位檢測器，其檢測輸入Vienna整流器的交流電壓Vx的相角0 ；電壓控制器，其由正負母線電壓的平均值Vave和對于正負母線電壓平均值的設(shè)定值，生成電流參考值的幅值lamp，以進行正負母線電壓平均值控制；電流參考生成器，其接收來自交流相位檢測器的交流電壓相角e以及來自電壓控制器的電流參考值幅值lamp，生成電流參考值Irefx ；電流控制器，其由輸入Vienna整流器的交流電流Ix以及來自電流參考生成器的電流參考值Irefx，生成三相調(diào)制矢量Vmx，以進行電流波形控制；零序調(diào)制器，其由正負母線電壓平均值Vave、來自電流控制器的三相調(diào)制矢量Vmx以及來自交流相位檢測器的交流電壓相角0，生成三相比較信號CMPRx ；PWM生成器，其由來自零序調(diào)制器的三相比較信號CMPRx以及一三角波信號，生成用于對Vienna整流器中的開關(guān)元件進行控制的PWM信號PWMx。在該控制器中，零序調(diào)制器被配置為:將來自電流控制器的三相調(diào)制矢量Vmx除以正負母線電壓平均值Vave并進行限幅，得到中間矢量Dmx ；按照預(yù)定的算法計算變量DOmax和DOmin ；按照下式生成三相比較信號CMPRx:CMPRx = Dmx+D0,其中，DO根據(jù)預(yù)定的規(guī)則被選擇為DOmax和DOmin中的一個，
以抑制Vienna整流器的正負母線電壓不平衡。在上述控制器中，優(yōu)選為，變量DOmax和DOmin被計算為:DOmax = min (Dmaxa-Dma, Dmaxb-Dmb, Dmaxc-Dmc)，DOmin = max (Dmina-Dma, Dminb-Dmb, Dminc-Dmc),其中，Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc、Dmina、Dminb、Dminc為在將交流輸入周期進行平分所得到的6個扇區(qū)中對于A、B、C三相設(shè)置的變量，Dma,Dmb、Dmc分別為中間矢量Dmx對于A、B、C三相的分量，當檢測到的交流電壓相角0處于與0 60度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)SecO中時，Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc、Dmina、Dminb、Dminc 分別取 1、0、1、0、_1、0，當檢測到的交流電壓相角9處于與60 120度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)Secl中時，Dmaxa、Dmaxb> Dmaxc、Dmina、Dminb>Dminc分別取1、0、0、0、-1、-1，當檢測到的交流電壓相角0處于與120 180度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū) Sec2 中時，Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc、Dmina、Dminb、Dminc 分別取 1、1、0、0、0、_1，當檢測到的交流電壓相角Q處于與180 240度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)Sec3中時，Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc、Dmina、Dminb> Dminc分別取0、1、0、_1、0、-1,當檢測到的交流電壓相角9處于與240 300 度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū) Sec4 中時，Dmaxa、Dmaxb> Dmaxc、Dmina、Dminb> Dminc 分別取O、1、1、_1、0、0，當檢測到的交流電壓相角0處于與300 360度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)Sec5 中時，Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc、Dmina、Dminb> Dminc 分別取 0、0、1、-1、_1、0。根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，提出了一種用于三相三線Vienna整流器的控制方法，該Vienna整流器接收交流輸入并在正母線、負母線和零線上產(chǎn)生三電平直流輸出，該控制方法包含:檢測輸入Vienna整流器的交流電壓Vx的相角0 ,由正負母線電壓的平均值Vave和對于正負母線電壓平均值的設(shè)定值，生成電流參考值的幅值lamp，以進行正負母線電壓平均值控制；接收所檢測的交流電壓相角0以及所生成的電流參考值幅值lamp，生成電流參考值Irefx ；由輸入Vienna整流器的交流電流Ix以及所生成的電流參考值Irefx,生成三相調(diào)制矢量Vmx，以進行電流波形控制；由正負母線電壓平均值Vave、所生成的三相調(diào)制矢量Vmx以及所檢測的交流電壓相角e，生成三相比較信號CMPRx ；以及由所生成的三相比較信號CMPRx以及一三角波信號，生成用于對Vienna整流器中的開關(guān)元件進行控制的PWM信號PWMx。在該控制方法中，生成三相比較信號CMPRx的步驟被配置為:將來自電流控制器的三相調(diào)制矢量Vmx除以正負母線電壓平均值Vave并進行限幅，得到中間矢量Dmx ；按照預(yù)定的算法計算變量DOmax和DOmin ；按照下式生成三相比較信號CMPRx:CMPRx = Dmx+D0,其中，DO根據(jù)預(yù)定的規(guī)則被選擇為DOmax和DOmin中的一個，以抑制Vienna整流器的正負母線電壓不平衡。在上述控制方法中，優(yōu)選為，變量DOmax和DOmin被計算為:
DOmax = min (Dmaxa-Dma, Dmaxb-Dmb, Dmaxc-Dmc)，DOmin = max (Dmina-Dma, Dminb-Dmb, Dminc-Dmc),其中，Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc、Dmina、Dminb、Dminc為在將交流輸入周期進行平分所得到的6個扇區(qū)中對于A、B、C三相設(shè)置的變量，Dma,Dmb、Dmc分別為中間矢量Dmx對于A、B、C三相的分量，當檢測到的交流電壓相角0處于與O 60度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)SecO中時，Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc、Dmina、Dminb、Dminc 分別取 1、0、1、0、_1、0，當檢測到的交流電壓相角
9處于與60 120度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)Secl中時，Dmaxa、Dmaxb> Dmaxc> Dmina、Dminb>Dminc分別取1、0、0、0、-1、-1，當檢測到的交流電壓相角0處于與120 180度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū) Sec2 中時，Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc、Dmina、Dminb、Dminc 分別取 1、1、0、0、0、_1，當檢測到的交流電壓相角Q處于與180 240度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)Sec3中時，Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc> Dmina、Dminb> Dminc分別取0、1、0、_1、0、-1,當檢測到的交流電壓相角9處于與240 300 度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū) Sec4 中時，Dmaxa、Dmaxb> Dmaxc> Dmina、Dminb> Dminc 分別取O、1、1、_1、0、0，當檢測到的交流電壓相角0處于與300 360度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)Sec5 中時，Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc> Dmina、Dminb> Dminc 分別取 0、0、1、-1、_1、0。在上述控制方法中，優(yōu)選為，所述預(yù)定的規(guī)則為:當檢測到的交流電壓相角e處于扇區(qū)SecO、Sec2和Sec4中的一個時，DO被選擇為DOmax ;當檢測到的交流電壓相角0處于扇區(qū)Seel、Sec3和Sec5中的一個時，DO被選擇為DOmin。在上述控制方法中，優(yōu)選為，所述預(yù)定的規(guī)則為:當檢測到的交流電壓相角0處于扇區(qū)SecO、Sec2和Sec4中的一個時，DO被選擇為DOmin ;當檢測到的交流電壓相角0處于扇區(qū)Secl、Sec3和Sec5中的一個時，DO被選擇為DOmax。在上述控制方法中，優(yōu)選為，生成三相比較信號CMPRx的步驟還包含由正母線電壓與負母線電壓的差生成變量Lamda，且其中，所述預(yù)定的規(guī)則為:在Lamda大于一預(yù)設(shè)值Sigma的情況下，DO被選擇為DOmax ;在Lamda小于-Sigma的情況下，DO被選擇為DOmin,其中，Sigma > O。在上述控制方法中，優(yōu)選為，生成三相比較信號CMPRx的步驟還包含由正母線電壓與負母線電壓的差生成處于-1與I的范圍內(nèi)的變量Lamda，且其中，所述預(yù)定的規(guī)則為:在Lamda > 0的情況下，當檢測到的交流電壓相角Q處于扇區(qū)SecO、Sec2和Sec4中的任意一個時，對于該扇區(qū)起始的Lamda * /6與終止的Lamda * /6的角度范圍或者對于中間的Lamda * /3的角度范圍，DO被選擇為DOmax，在該扇區(qū)其余的角度范圍中，DO被選擇為DOmin，當檢測到的交流電壓相角0處于扇區(qū)Secl、Sec3和Sec5中的任意一個時，DO被選擇為DOmax,在Lamda <= 0的情況下，當檢測到的交流電壓相角0處于扇區(qū)Seel、Sec3和Sec5中的任意一個時，對于該扇區(qū)起始的-Lamda * /6與終止的-Lamda * /6的角度范圍或者對于中間的-Lamda * /3的角度范圍，DO被選擇為DOmin，在該扇區(qū)其余的角度范圍中，DO被選擇為DOmax，當檢測到的交流電壓相角0處于扇區(qū)SecO、Sec2和Sec4中的任意一個時，DO被選擇為DOmin。在上述控制方法中，優(yōu)選為，生成電流參考值Irefx的步驟、生成三相比較信號CMPRx的步驟、生成變量Lamda的步驟中的每一個基于平均電流控制原理進行。在上述控制方法中，優(yōu)選為，所生成的電流參考值Irefx選自以下組合:三相電流參考值的組合，任意兩相電流參考值的組合，Clark變換下的Alpha與Beta電流參考值的組合，Park變換下的D與Q軸電流參考值的組合，其中，三相電流參考值被生成為:Irefl = lamp * sin ( 9 ), Iref2 = lamp * sin ( 0 _2 n/3)，Iref3 = lamp *sin( 9 +2 3i /3)，其中，任意兩相電流參考值選自:Irefl = lamp * sin ( 9 ), Iref2 = lamp * sin ( 0 _2 n/3)，Iref3 = lamp *sin( 9 +2 3i /3)，其中，Clark變換下的Alpha與Beta電流參考值被生成為:Irefl = lamp * sin ( 0 ), Iref2 = lamp * cos ( 0 ),且其中，Park變換下的D與Q軸電流參考值被生成為:Irefl = lamp, Iref2 = O。在上述控制方法中，優(yōu)選為，在電流參考值Irefx為三相電流參考值的組合的情況下，生成三相調(diào)制矢量Vmx的步驟分別由三相電流參考值Irexl, Irex2, Iref3中的各個和輸入Vienna整流器的三相交流電流Ia，lb, Ic中所對應(yīng)的一個進行電流波形控制，其中，在電流參考值Irefx為任意兩相電流參考值的組合的情況下，生成三相調(diào)制矢量Vmx的步驟分別由兩相電流參考值Irexl, Irex2 ；Irex2, Irex3 ;或Irex3, Irexl中的各個和相應(yīng)兩相交流電流Ia，Ib ；Ib, Ic ;或Ic，Ia中所對應(yīng)的一個進行電流波形控制，其中，在電流參考值Irefx為Clark變換下的Alpha與Beta電流參考值的組合的情況下，生成三相調(diào)制矢量Vmx的步驟分別由輸入Vienna整流器的三相交流電流Ia, Ib,Ic或任意兩相交流電流Ia，Ib ；Ib, 1(:;或1(3，Ia經(jīng)Clark變換的結(jié)果和Clark變換下的Alpha與Beta電流參考值進行電流波形控制，且其中，在電流參考值Irefx為Park變換下的D與Q軸電流參考值的組合的情況下，生成三相調(diào)制矢量Vmx的步驟分別由輸入Vienna整流器的三相交流電流Ia, lb, Ic或任意兩相交流電流Ia，Ib ；Ib, Ic ;或Ic，Ia經(jīng)Park變換的結(jié)果和Park變換下的D與Q軸電流參考值進行電流波形控制。在上述控制方法中，優(yōu)選為，生成PWM信號的步驟將用I減去三相比較信號CMPRx的絕對值所得到的結(jié)果與三角波信號進行比較，生成PWM信號PWMx。上面所述的控制器或控制方法提供了電壓、電流控制功能，同時還具有對正負兩個直流母線的電壓進行平衡的功能，并且，Vienna整流器的總體開關(guān)次數(shù)減少，由此降低了開關(guān)損耗。


附圖并入說明書并構(gòu)成說明書的一部分，其示出了本發(fā)明的實施例，并與上面給出的對本發(fā)明的一般介紹以及下面給出的對實施例的詳細描述一起，用于闡釋本發(fā)明的原理。在附圖中:圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例對三相三線Vienna整流器進行控制的控制器的原理框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制器中的零序控制器的原理框圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制器中的PWM生成器的原理框圖；圖4示出了可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制器的示例性三相三線Vienna整流器的拓撲圖；圖5示出了可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制器的另一示例性三相三線Vienna整流器的拓撲圖；圖6示出了可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制器的又一示例性三相三線Vienna整流器的拓撲圖；圖7示出了現(xiàn)有技術(shù)中的Vienna電路控制器產(chǎn)生的三相PWM信號占空比的波形8示出了現(xiàn)有技術(shù)中的Vienna電路控制器產(chǎn)生的三相PWM信號占空比的波形；以及圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制器產(chǎn)生的三相PWM信號占空比的波形。
具體實施例方式下面參照附圖介紹根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。在附圖和介紹中，為簡化起見，用下標X概括表示第一、第二和/或第三分量，或概括表示三相a、b和/或c分量，或概括表示Clark變換下的Alpha軸分量和Beta軸分量,或概括表示Park變換下的D軸和Q軸分量。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例對三相三線Vienna整流器進行控制的控制器的原理框圖。由圖1可見，控制器包含交流相位檢測器、電壓控制器、電流參考生成器、電流控制器、零序調(diào)制器以及PWM生成器，在下文中依次對這些構(gòu)成部分進行介紹。交流相位檢測器用于檢測交流電壓的相角，其輸入可以是以下中的任意一種:(I)任意兩相交流輸入線電壓；(2)三相交流輸入相電壓；(3)三相交流輸入線電壓。交流相位檢測器可基于鎖相環(huán)、硬件Capture電路或現(xiàn)有技術(shù)中常用的其它相位檢測技術(shù)實現(xiàn)，其計算交流輸入電壓的相角9并進行輸出。電壓控制器用于由正負母線電壓的平均值Vave和對于正負母線電壓平均值的設(shè)定值，生成用于正負母線電壓平均值的控制的電流參考值幅值lamp。具體而言，在給定一參考電壓Vref (即正負母線平均電壓Vave的設(shè)定值)的情況下，電壓控制器將Vref減去Vave,得到Vave的誤差值Verr,然后通過一個控制環(huán)節(jié),計算得出電流參考值的幅值lamp。盡管圖1示出了電壓控制器直接接收作為正負母線電壓平均值的輸入，然而，電壓控制器也可以接收正負母線電壓并在其內(nèi)部求取平均值。電流參考生成器接收來自交流相位檢測器的交流電壓相角0以及來自電壓控制器的電流參考值幅值lamp,生成電流參考值Irefx。電流參考值可選用(I)三相電流參考值；(2)任意兩相電流參考值；(3) Clark變換下的Alpha與Beta電流參考值；以及(4) Park變換下的D與Q軸電流參考值中的任意一種。對于第(I)種情況，電流參考生成器按照下式:Irefl = lamp * sin ( 0 )Iref2 = lamp * sin ( 0 -2 n /3)Iref3 = lamp * sin ( 0 +2 n /3)生成三相電流參考值。對于第⑵種情況，電流參考生成器可將以上三相電流參考值中的任意兩個選擇為兩相電流參考值。對于第(3)種情況，電流參考生成器按照下式:
Irefl = lamp * sin ( 0 )Iref2 = -lamp * cos ( 0 )生成Clark變換下的Alpha與Beta電流參考值。對于第⑷種情況，電流參考生成器按照下式:Irefl = lampIref2 = 0生成Park變換下的D與Q軸電流參考值。電流控制器由輸入Vienna整流器的交流電流Ix以及來自電流參考生成器的電流參考值Irefx生成二相調(diào)制矢量Vmx。具體而目，將Irefx減去Ix得到電流誤差彳目號Ierrx，然后經(jīng)過控制器，生成三相調(diào)制矢量Vmx，用于進行電流波形控制。取決于選用上述四種電流參考值中的哪一種，對電流控制器進行不同的配置。例如，在電流參考值選用三相電流參考值Irefl、Iref2、Iref3時，電流控制器包含三個獨立的電流控制器單元，其輸入分別是三相電流參考值Irefl、Iref2、Iref3以及輸入Vienna整流器的三相交流電流Ia、Ib、Ic的采樣值，輸出分別為V1、V2、V3。令Vma = VI，Vmb = V2, Vmc = V3，得到三相調(diào)制矢量Vmx。當電流參考值選用任意兩相電流參考值例如Irefl、Iref2時，電流控制器包含兩個獨立的電流控制器單元，其輸入分別是兩相電流參考值Irefl、Iref2以及輸入Vienna整流器的對應(yīng)的兩相交流電流Ia、Ib的采樣值，輸出分別為V1、V2。令Vma = VI，Vmb = V2，Vmc = -V1-V2，得到三相調(diào)制矢量Vmx。當電流參考值選用Clark變換下的Alpha與Beta電流參考值時，電流控制器包含兩個獨立的電流控制器單元，其輸入分別是兩相電流參考值Irefl、Iref2以及三相交流電流Ia、lb、Ic或任意兩相交流電流的采樣值經(jīng)Clark變換得到的電流Ialpha與Ibeta，輸出分別為Vl (Vmalpha)、V2 (Vmbeta)。對V1、V2進行Clark反變換，得到三相調(diào)制矢量Vma=VI, Vmb = -0.5 女 V1+0.866 女 V2, Vmc = -0.5 女 V1-0.866 女 V2。類似地，當電流參考值選用Park變換下的D與Q軸電流參考值時，電流控制器包含兩個獨立的電流控制器單元，其輸入分別是兩相電流參考值Irefl、Iref2以及三相交流電流Ia、lb、Ic或任意兩相交流電流的采樣值經(jīng)Park變換得到的D與Q軸電流Id與Iq，輸出分別為Vl (Vmd)、V2 (Vmq)。對V1、V2進行Park反變換，得到三相調(diào)制矢量Vma = Vl* sin ( 0 ) +V2 * sin ( 0 ), Vmb = Vl * sin ( 9 -2 n /3) +V2 * cos ( 9 -2 n /3), Vmc = Vl *sin ( 9 +2 3i /3) +V2 * cos ( 0 +2 n /3)。典型地，各個獨立電流控制器單元可采用比例積分控制器，然而，可作為替代地使用多種其它形式的基于平均電流控制原理的控制器。零序調(diào)制器由正負母線電壓平均值Vave、來自電流控制器的三相調(diào)制矢量Vmx以及來自交流相位檢測器的交流電壓相角e，生成三相比較信號CMPRx。零序控制器的原理框圖在圖2中示出。首先，零序控制器將來自電流控制器的三相調(diào)制矢量Vmx除以正負母線電壓平均值Vave并進行限幅，得到中間矢量Dmx。其次，根據(jù)角度把整個市電周期劃分為6個扇區(qū)，并設(shè)計6個變量Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc以及Dmina、Dminb、Dminc,這些變量對于各個扇區(qū)的設(shè)置值如表I所示:表I
權(quán)利要求
1.一種用于Vienna整流器的控制器,該Vienna整流器接收三相三線交流輸入并在正母線、負母線和零線上產(chǎn)生三電平直流輸出，所述控制器的特征在于包含: 交流相位檢測器，其檢測輸入Vienna整流器的交流電壓(Vx)的相角(0); 電壓控制器，其由正負母線電壓的平均值(Vave)和對于正負母線電壓平均值的設(shè)定值，生成電流參考值的幅值(lamp)，以進行正負母線電壓平均值控制； 電流參考生成器，其接收來自交流相位檢測器的交流電壓相角(9)以及來自電壓控制器的電流參考值幅值(lamp)，生成電流參考值(Irefx)； 電流控制器，其由輸入Vienna整流器的交流電流(Ix)以及來自電流參考生成器的電流參考值(Irefx)，生成三相調(diào)制矢量(Vmx)，以進行電流波形控制； 零序調(diào)制器，其由正負母線電壓平均值(Vave)、來自電流控制器的三相調(diào)制矢量(Vmx)以及來自交流相位檢測器的交流電壓相角(0)，生成三相比較信號(CMPRx);以及PWM生成器，其由來自零序調(diào)制器的三相比較信號(CMPRx)以及一三角波信號，生成用于對Vienna整流器中的開關(guān)元件進行控制的P麗信號(PWMx)， 其中，零序調(diào)制器被配置為: 將來自電流控制器的三相調(diào)制矢量(Vmx)除以正負母線電壓平 均值(Vave)并進行限幅，得到中間矢量(Dmx)； 按照預(yù)定的算法計算變量DOmax和DOmin ； 按照下式生成三相比較信號(CMPRx): CMPRx = Dmx+DO, 其中，DO根據(jù)預(yù)定的規(guī)則被選擇為DOmax和DOmin中的一個， 以抑制Vienna整流器的正負母線電壓不平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其中，變量DOmax和DOmin被計算為:DOmax = min (Dmaxa-Dma, Dmaxb-Dmb, Dmaxc-Dmc),DOmin = max (Dmina-Dma, Dminb-Dmb, Dminc-Dmc), 其中，Dmaxa> Dmaxb、Dmaxc、Dmina、Dminb、Dminc為在將交流輸入周期進行平分所得到的6個扇區(qū)中對于A、B、C三相設(shè)置的變量，Dma、Dmb、Dmc分別為中間矢量(Dmx)對于A、B、C三相的分量，當檢測到的交流電壓相角(0 )處于與0 60度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)SecO中時，Dmaxa、Dmaxb> Dmaxc、Dmina、Dminb> Dminc 分別取 1、0、1、0、_1、0，當檢測到的交流電壓相角(Q)處于與60 120度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)Secl中時，Dmaxa、Dmaxb> Dmaxc> Dmina、Dminb>Dminc分別取1、0、0、0、-1、-1,當檢測到的交流電壓相角(0 )處于與120 180度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū) Sec2 中時，Dmaxa> Dmaxb> Dmaxc> Dmina、Dminb> Dminc 分別取 1、1、0、0、O、-1,當檢測到的交流電壓相角(0 )處于與180 240度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)Sec3中時，Dmaxa、Dmaxb> Dmaxc> Dmina、Dminb> Dminc 分別取 O、1、0、_1、0、-1,當檢測到的交流電壓相角(0 )處于與240 300度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū)Sec4中時，Dmaxa、Dmaxb> Dmaxc> Dmina、Dminb、Dminc分別取O、1、1、_1、0、0，當檢測到的交流電壓相角(0 )處于與300 360度的區(qū)間對應(yīng)的扇區(qū) Sec5 中時,Dmaxa、Dmaxb、Dmaxc、Dmina、Dminb、Dminc 分別取 0、0、1、_1、_1、O0
3.根據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其中，所述預(yù)定的規(guī)則為: 當檢測到的交流電壓相角(0 )處于扇區(qū)SeC0、SeC2和Sec4中的一個時，DO被選擇為DOmax ;當檢測到的交流電壓相角(0 )處于扇區(qū)Secl、Sec3和Sec5中的一個時，DO被選擇為 DOmin。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其中，所述預(yù)定的規(guī)則為: 當檢測到的交流電壓相角(0 )處于扇區(qū)SeC0、SeC2和Sec4中的一個時，DO被選擇為DOmin ;當檢測到的交流電壓相角(0 )處于扇區(qū)Secl、Sec3和Sec5中的一個時，DO被選擇為 DOmax。
5.據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其中，零序調(diào)制器還包含第一電壓差控制器，第一電壓差控制器由正母線電壓與負母線電壓的差生成變量Lamda， 且其中，所述預(yù)定的規(guī)則為: 在Lamda大于一預(yù)設(shè)值Sigma的情況下，DO被選擇為DOmax ;在Lamda小于-Sigma的情況下，DO被選擇為DOmin，其中，Sigma > O。
6.據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其中，零序調(diào)制器還包含第二電壓差控制器，第二電壓差控制器由正母線電壓與負母線電壓的差生成處于-1與I的范圍內(nèi)的變量Lamda， 且其中，所述預(yù)定的規(guī)則為: 在Lamda > 0的情況下，當檢測到的交流電壓相角(Q )處于扇區(qū)SecO、Sec2和Sec4中的任意一個時，對于該扇區(qū)起始的Lamda * /6與終止的Lamda * /6的角度范圍或者對于中間的Lamda ~k /3的角度范圍，DO被選擇為DOmax，在該扇區(qū)其余的角度范圍中，DO被選擇為DOmin，當檢測到的交流電壓相角(0 )處于扇區(qū)Seel、Sec3和Sec5中的任意一個時，DO被選擇為DOmax, 在Lamda <= 0的情況下，當檢測到的交流電壓相角(0)處于扇區(qū)Secl、Sec3和Sec5中的任意一個時，對于該扇區(qū)起始的-Lamda * Ji /6與終止的-Lamda * Ji /6的角度范圍或者對于中間的-Lamda * /3的角度范圍，DO被選擇為DOmin，在該扇區(qū)其余的角度范圍中，DO被選擇為DOmax,當檢測到的交流電壓相角(0 )處于扇區(qū)SecO、Sec2和Sec4中的任意一個時，DO被選擇為DOmin。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5、6中的任意一項的控制器，其中，電壓控制器、電流控制器、第一電壓差控制器、第二電壓差控制器中的每一個為基于平均電流控制原理的控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其中，電流參考生成器生成的電流參考值(Irefx)選自以下組合:三相電流參考值的組合，任意兩相電流參考值的組合，Clark變換下的Alpha與Beta電流參考值的組合，Park變換下的D與Q軸電流參考值的組合， 其中，二相電流參考值被生成為:Irefl = lamp * sin ( 9 ), Iref2 = lamp * sin ( 0-2 n/3)，Iref3 = lamp *sin( 9 +2 3i /3)， 其中，任意兩相電流參考值選自:Irefl = lamp * sin ( 9 ), Iref2 = lamp * sin ( 0-2 n/3)，Iref3 = lamp *sin( 9 +2 3i /3)， 其中，Clark變換下的Alpha與Beta電流參考值被生成為:Irefl = lamp * sin ( 0 ), Iref2 = lamp * cos ( 0 ), 且其中，Park變換下的D與Q軸電流參考值被生成為:Irefl = lamp, Iref2 = O。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的控制器，其中，在電流參考值(Irefx)為三相電流參考值的組合的情況下，電流控制器包含三個獨立的電流控制器單元，該電流控制器單元分別由三相電流參考值(Irexl，Irex2, Iref3)中的一個和輸入Vienna整流器的三相交流電流(Ia，Ib,Ic)中所對應(yīng)的一個進行電流波形控制， 其中，在電流參考值(Irefx)為任意兩相電流參考值的組合的情況下，電流控制器包含兩個獨立的電流控制器單元，該電流控制器單元分別由兩相電流參考值(Irexl，Irex2 ；Irex2, Irex3 ;或 Irex3, Irexl)中的一個和相應(yīng)兩相交流電流(la, Ib ；Ib, Ic ;或 Ic, Ia)中所對應(yīng)的一個進行電流波形控制， 其中，在電流參考值(Irefx)為Clark變換下的Alpha與Beta電流參考值的組合的情況下，電流控制器包含兩個獨立的電流控制器單元，該電流控制器單元分別由輸入Vienna整流器的三相交流電流(Ia，lb, Ic)或任意兩相交流電流(Ia，Ib ；Ib, Ic ;或1(3，Ia)經(jīng)Clark變換的結(jié)果和Clark變換下的Alpha與Beta電流參考值進行電流波形控制， 且其中，在電流參考值(Irefx)為Park變換下的D與Q軸電流參考值的組合的情況下，電流控制器包含兩個獨立的電流控制器單元，該電流控制器單元分別由輸入Vienna整流器的三相交流電流(Ia，lb, Ic)或任意兩相交流電流(Ia，Ib ；Ib, Ic ;或Ic，I a)經(jīng)Park變換的結(jié)果和Park變換下的D與Q軸電流參考值進行電流波形控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其中，PWM生成器將用I減去三相比較信號(CMPRx)的絕對值所得到的結(jié)果與三角 波信號進行比較，生成PWM信號(PWMx)。
全文摘要
一種用于Vienna整流器的控制器，該Vienna整流器接收三相三線交流輸入并在正母線、負母線和零線上產(chǎn)生三電平直流輸出，該控制器包含交流相位檢測器、電壓控制器、電流參考生成器、電流控制器、零序調(diào)制器以及PWM生成器，對Vienna整流器中的開關(guān)元件進行控制。該控制器能夠進行正負母線電壓平均值控制和電流波形控制，并能抑制Vienna整流器的正負母線電壓不平衡。
文檔編號H02M7/12GK103187887SQ20111046017
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者全亞斌 申請人:伊頓公司