專利名稱：基于虛擬電阻的電流源型整流器及并網(wǎng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流源型整流器穩(wěn)定控制并實(shí)現(xiàn)低并網(wǎng)電流總諧波畸變率的控制方法，屬于整流器控制方法的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的UPS電源通常采用相控整流器，直流母線電壓為400V左右。但因其功率因數(shù)低，對(duì)電網(wǎng)污染大，已逐漸被基于全控器件的高頻PWM整流器所取代。高頻PWM整流器分為電壓源型和電流源型兩種，其中電流源型PWM整流器所需要的直流母線電壓低于交流側(cè)電壓的峰峰值，因此當(dāng)直流母線電壓為400V左右時(shí)，用電流源型PWM變流器可以在保持現(xiàn)有直流母線電壓及后級(jí)逆變器的前提下，以較低的成本完成UPS的升級(jí)換代工作，而對(duì)于新一代的大功率UPS也是很好的選擇。由于電流源型整流器交流側(cè)使用電感電容濾波，易在交流側(cè)產(chǎn)生諧振，影響并網(wǎng)電流的波形并可能造成停機(jī)。相對(duì)于電壓源型整流器，電流源型整流器的瞬態(tài)模型階數(shù)高，耦合性強(qiáng)，而且具有非線性的特點(diǎn)，常用于電壓源型整流器的直接電流控制和間接電流控制很難在電流型整流器上直接應(yīng)用。非線性控制方法在理論上很好地解決了電流源型整流器非線性強(qiáng)耦合的問題，通過閉環(huán)控制可對(duì)交流側(cè)進(jìn)行阻尼，但控制性能對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的依賴性強(qiáng)，對(duì)參數(shù)變化敏感，而且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。理論上，在交流濾波電容上并聯(lián)電阻的方式是抑制振蕩最簡(jiǎn)單和有效的方式，但由于電阻會(huì)產(chǎn)生功耗而無法實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，在電流源型整流器直流側(cè)閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，提出的一種在交流側(cè)通過交流量的反饋控制實(shí)現(xiàn)虛擬電阻的有源阻尼控制技術(shù)，可有效地抑制交流側(cè)電感電容濾波器出現(xiàn)的諧振，并降低了并網(wǎng)電流的總諧波畸變率，且不影響直流側(cè)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。本發(fā)明所述的基于虛擬電阻的電流源型整流器由整流橋、微處理器及整流橋功率器件驅(qū)動(dòng)單元組成，所述的整流橋通過整流橋功率器件驅(qū)動(dòng)單元與微處理器連接通信；所述整流橋的交流側(cè)依次配置有交流濾波電感、交流濾波電容和交流側(cè)電壓傳感器；在整流橋的直流側(cè)配置有直流電感、直流穩(wěn)壓電容、直流電壓檢測(cè)單元和直流電流檢測(cè)單元。所述微處理器內(nèi)依次配備有鎖相環(huán)、直流電壓控制器、交流電流控制器、加法器和空間矢量PWM脈沖生成單元。所述交流電流控制器內(nèi)有坐標(biāo)變換單元、d軸虛擬電阻調(diào)節(jié)器、q軸虛擬電阻調(diào)節(jié)器和除法器。進(jìn)一步的，所述的虛擬電阻調(diào)節(jié)器包含高通濾波器和虛擬電導(dǎo)環(huán)節(jié)。利用所述的基于虛擬電阻的電流源型整流裝置實(shí)現(xiàn)抑制諧振并降低并網(wǎng)電流總諧波畸變率的控制方法為
第一步:整流器上電開機(jī)后，微處理器封鎖脈沖，整流橋的交流側(cè)電壓傳感器檢測(cè)交流濾波電容電壓Ua、Ub和U。，微處理器采樣該電壓后對(duì)其進(jìn)行鎖相獲得交流濾波電容電壓的相位；第二步:整流橋直流側(cè)的直流電壓檢測(cè)單元和直流電流檢測(cè)單元檢測(cè)直流側(cè)電壓和電流，微處理器對(duì)該電壓和電流進(jìn)行采樣后，將其與直流電壓給定UMf作為微處理器內(nèi)部直流電壓控制器的輸入，計(jì)算得到直流側(cè)的控制量?？刂屏康挠?jì)算方法如下:
權(quán)利要求
1.基于虛擬電阻的電流源型整流器，其特征在于:所述整流器由整流橋、微處理器及整流橋功率器件驅(qū)動(dòng)單元組成，所述的整流橋通過整流橋功率器件驅(qū)動(dòng)單元與微處理器連接通信；所述整流橋的交流側(cè)依次配置有交流濾波電感、交流濾波電容和交流側(cè)電壓傳感器；在整流橋的直流側(cè)配置有直流電感、直流穩(wěn)壓電容、直流電壓檢測(cè)單元和直流電流檢測(cè)單元。
2.如權(quán)利要求1所述的基于虛擬電阻的電流源型整流器，其特征在于:所述微處理器內(nèi)依次配備有鎖相環(huán)、直流電壓控制器、交流電流控制器、加法器和空間矢量PWM脈沖生成單元。
3.如權(quán)利要求1所述的基于虛擬電阻的電流源型整流器，其特征在于:所述交流電流控制器內(nèi)有坐標(biāo)變換單元、d軸虛擬電阻調(diào)節(jié)器、q軸虛擬電阻調(diào)節(jié)器和除法器。
4.如權(quán)利要求3所述的基于虛擬電阻的電流源型整流器，其特征在于:所述的虛擬電阻調(diào)節(jié)器包含高通濾波器和虛擬電導(dǎo)環(huán)節(jié)。
5.利用如權(quán) 利要求1所述的基于虛擬電阻的電流源型整流裝置實(shí)現(xiàn)抑制諧振并降低并網(wǎng)電流總諧波畸變率的控制方法為: 第一步:整流器上電開機(jī)后，微處理器封鎖脈沖，整流橋的交流側(cè)電壓傳感器檢測(cè)交流濾波電容電壓ua、Ub和U。，微處理器采樣該電壓后對(duì)其進(jìn)行鎖相獲得交流濾波電容電壓的相位； 第二步:整流橋直流側(cè)的直流電壓檢測(cè)單元和直流電流檢測(cè)單元檢測(cè)直流側(cè)電壓U。和電流id。，微處理器對(duì)該電壓和電流進(jìn)行采樣后，將其與直流電壓給定Uref作為微處理器內(nèi)部直流電壓控制器的輸入，計(jì)算得到直流側(cè)的控制量Ud。，控制量的計(jì)算方法如下:
全文摘要
本發(fā)明公開的是一種基于虛擬電阻的電流源型PWM整流器并網(wǎng)控制方法，并網(wǎng)整流器由市電、交流濾波電感、交流濾波電容、三相電流源型整流橋、直流電感、直流電容以及數(shù)字控制器組成。將采樣到的交流濾波電容電壓送至微處理器進(jìn)行數(shù)字鎖相，鎖相完成后將交流濾波電容電壓和相位送至交流控制器。交流電流控制器由坐標(biāo)變換器、虛擬阻抗調(diào)節(jié)器和除法器構(gòu)成。坐標(biāo)變換器將三相交流濾波電容電壓變換為兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓，經(jīng)虛擬電阻調(diào)節(jié)器后得到流過虛擬電阻的電流，再經(jīng)除法器得交流側(cè)的控制量，將其疊加到直流側(cè)控制量上，經(jīng)PWM發(fā)生器得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)后送至驅(qū)動(dòng)板，信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)板放大后控制三相電流源型整流橋開關(guān)管的通斷。交流電流控制器中的虛擬電阻調(diào)節(jié)器在控制效果上等效于在交流電容上直接并聯(lián)電阻，可有效地阻尼振蕩，但不會(huì)產(chǎn)生損耗，能有效地抑制并網(wǎng)電流中的高次諧波。該整流器動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速、平穩(wěn)，功率因數(shù)高，并網(wǎng)電流總諧波畸變率低，可應(yīng)用于不間斷電源中。
文檔編號(hào)H02M1/12GK103078526SQ201310005770
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者張宇 申請(qǐng)人:廣東志成冠軍集團(tuán)有限公司, 華中科技大學(xué)