[发明专利]三相四线并网电压源型PWM整流器电流参考值计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种关于三相四线制并网电压源型PWM整流器的电流参考值计算方法。

背景技术

并网电压源型PWM整流器在电网电压不平衡条件下，正序电流和负序电压的相互作用会产生功率波动，而功率波动会直接导致整流器直流母线的不稳定，进而威胁到系统的稳定和安全运行，因此为了抑制功率波动需要额外注入负序电流，则负序电流与正序电压的耦合项可以抵消正序电流与负序电压耦合项的功率波动。

目前并网PWM整流器一般采用三线制，而对于三线整流器而言，由于没有零序电流，负序电流的存在必然导致三相电流的幅值不均衡，因此在电压跌落时可能导致其中某些相的电流已经达到整流器的电流阈值，而其它相远远不及的情况，从而限制了整流器在电压不平衡跌落时的功率输出能力。

三相四线制电压源型PWM变流器并网时工作在整流状态，故此时也称为PWM整流器。三相四线制PWM变流器具体拓扑结构有多种，目前在无功补偿和谐波治理、UPS备用电源、以及接不平衡负载逆变等方面均有所应用，而用于并网整流时一般是在直流母线需要为下一级负载提供中性点的场合，应用相对较少。三相四线制PWM整流器由于三相电流相互解耦，因此理论上可以解决目前三线PWM整流器在不平衡电网电压跌落下因消除有功波动而带来的三相电流幅值不均衡的问题，然而，目前并没有相关的专利和文献提出具有针对性的电流参考值计算方法。

发明内容

本发明的目的是克服目前用于并网整流的电压源型PWM整流器在电压不平衡跌落时功率输出能力方面的缺陷。本发明提出了一种基于三相四线电压源型PWM整流器，即带有中线的PWM整流器的电流参考值最优解计算方法，可以在电网电压不平衡跌落时抑制直流母线电压波动，并在同样功率输出情况下，降低电流最大相的幅值，从而节约整流器的电流裕量，提高整流器的功率输出能力。本发明尤其适合在电压不对称跌落时仍需保持整流器大功率输入输出的场合。

本发明的电流参考值计算方法是根据抑制整流器直流母线电压波动这一控制目标，得到电流参考值计算方程，进而由该计算方程得出电流参考值取最优解的充要条件，最后求得相应的电流参考值最优解，该最优解可以使得三相电流幅值中的最大值最小。基于本发明计算方法得出的电流参考值最优解即可设计出相应的电流内环，从而实现整流器在不平衡跌落条件下更大功率输出。

本发明计算方法的步骤如下：

首先由所述整流器的三个电压传感器检测得到三相电网电压e_a,e_b,e_c，再经三个单相锁相环结构处理后得到三相电网电压的幅值E_a,E_b,E_c和相位φ_a,φ_b,_φ，如果电网电压幅值满足条件时，即任意两相幅值的平方和小于第三相幅值的平方，基于式（2）、式（3）计算电流参考值。如果不满足该条件，则将式（4）中k_x的取值区间，即：

kx∈[Exmin(Ex,Ey+Ez),Ex2Ey2+Ez2]]]>