[实用新型]基于预测电流控制的三相PWM整流装置

说明书

技术领域 本实用新型涉及基于预测电流控制的三相PWM整流装置，属于电力电子交流技术领域。 

背景技术 目前在电力电子的应用领域中，绝大多数的变流装置都采用了PWM整流环节，PWM整流器系统的关键是对电流的控制，电流控制策略主要分为两种，一种是间接电流控制，另外一种是直接电流控制。间接电流控制，即幅相控制，提出时间较早，在控制结构中不引入交流侧电流采样值，而依据交流侧电压计算调制电压，从而间接控制交流侧电流。直接电流控制，即在控制结构中引入交流侧电流采样，与电流参考值相比较，构造电流闭环，从而可以提高对电流控制的精度以及系统的响应速度。直接电流控制的电流闭环形式主要有滞环比较和PI调节两种，这是目前广泛采用的一种控制策略。 

PWM整流器不仅能够实现整流器的整流输出电压在一定范围内可调，而且能够使得网侧电流的正弦化，网侧功率因数可调。因此，PWM整流器目前是电力电子领域中研究的热点。 

而且这些整流环节大多数采用的是电力电子器件所构成的可控整流源或者不可控整流源，这样就不可避免的给电网带来了污染，主要是因为对电网注入了大量的电流谐波，并降低了电网的功率因数。 

实用新型内容 为了解决上述问题，本实用新型在于提供一种基于预测电流控制的三相PWM整流装置。 

本实用新型包括三相PWM整流器装置，控制系统采用数字信号处理器DSP来实现，主要包括预测电流控制、数字PI调节器、主电路、交流电压采样调理电路和交流电流采样调理电路。预测电流控制连接数字PI调节器、调节器连接 主电路、主电路连接预测电流控制。 

本实用新型采用两相静止坐标系下的预测电流控制，电压外环采用PI调节器，其输出值为三相指令电流的幅值，指令电流的幅值与电网输入交流电压相位信号相乘后得到指令电流，再经过3/2变换得到两相(α-β)静止坐标系下的指令电流，通过计算得到整流器输入侧的指令电压。 

上述的三相PWM整流器的主电路采用了六开关三相半桥式电路拓扑，功率开关器件选择了IGBT。 

上述交流电压采样调理电路和交流电流采样调理电路，交流电压和电流信号分别通过电压传感器和电流传感器得到采样信号，然后电压信号和电流信号分别通过电压第一级运放进行放大(缩小)处理和电流第一级运放进行放大(缩小)处理，再经过电压第二级运放和电流第二级运放将采样信号转换为DSP可以接受的0～3.3V的电压信号。 

本实用新型的优点：本实用新型采用了两相静止坐标系下的预测电流控制，可获得简单的设计方法。由于相关量在α、β轴上的分量相互独立，实现了解耦，因此控制算法简单，易于数字化实现。 

附图说明

图1为本实用新型的主电路拓扑图； 

图2为交流电压采样调理电路； 

图3为交流电流采样调理电路； 

图4为本实用新型的电路简图。 

图中；1、预测电流控制，2、数字PI调节器，3、电压传感器，4、交流电压一级运算放大，5、交流电压二级运算放大，6、电流传感器，7、交流电流一 级运算放大，8、交流电流二级运算放大，9、主电路。 

具体实施方式

三相PWM整流器装置采用两相静止坐标系下的预测电流控制1，电压外环采用数字PI调节器2，其输出值为三相指令电流的幅值，指令电流的幅值与电网输入交流电压相位信号相乘后得到指令电流，再经过3/2变换得到两相(α-β)静止坐标系下的指令电流，通过计算得到整流器输入侧的指令电压。实现过程如下： 

附图1为三相整流装置的主电路拓扑图，通过对主电路拓扑的数学分析，可以得到三相(a-b-c)静止坐标系方程如下：