[发明专利]高压变频器中母线电压波动的抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机的控制技术领域，特别涉及一种高压变频器中母线电压波动的抑制方法。

背景技术

当电机工作在二、四象限时，处于发电机状态，电能回馈给变频器的直流母线电容，普通二象限变频器只能通过制动电阻消耗掉这部分电能。但是，由滤波电感和IGBT(绝缘栅双极型晶体管)构成的四象限变频器，利用PWM(脉冲宽度调制)整流技术，不仅可以将电能回馈给电网，还能通过对电网锁相，并控制输入侧电流的波形，让变频器运行在“单位功率因数”状态，避免了二极管不控整流或晶闸管相控整流对电网造成的谐波污染，而且获得良好的电机调速性能。因此在矿山提升，港口起重等大惯量位能负载，反复短时连续工作制的场合，特别适合高压四象限变频器。

但是，在高压四象限变频器中，存在母线电压低频波动问题。这对器件选型、电流电压控制效果等指标都提出了难点。现阶段，解决四象限变频器的母线上存在低频电压波动的问题，存在如下三种方法：第一种方法是在软件算法中采取陷波器。但这种技术在高压变频器的拓扑中，只能优化网侧电流和电压波形，对母线电压由于功率不匹配所引起的波动不起作用；第二种方法是通过提高母线给定电压来抑制波动，但这对电容、IGBT、驱动板等的耐压提出更高要求。第三种方法是通过增加电容数量来抑制波动，但增大了变频器的体积，而且增加了成本。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种高压变频器中母线电压波动的抑制方法，可以抑制高压变频器的母线电压波动，进而降低给PWM(脉宽调制)整流器AFE(Active Front End，整流/回馈单元)的电流环控制带来不利的影响，有利于延长变频器中电容器的寿命及降低对变频器输出波形正弦度的损害。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种高压变频器中母线电压波动的抑制方法，包含以下步骤：

在所述高压变频器的逆变器的调制波中加入零序分量，抑制母线电压波动。

本发明实施方式相对于现有技术而言，是在高压变频器的逆变器的调制波中加入零序分量，这样，可以抑制高压变频器的母线电压波动，进而降低给PWM整流器AFE的电流环控制带来不利的影响，有利于延长变频器中电容器的寿命及降低对变频器输出波形正弦度的损害。

进一步地，在所述高压变频器的逆变器的调制波中加入零序分量的步骤中，采用马鞍波脉宽调制(SAPWM)方式，在功率单元中加入无功功率，转移整机ABC三相中的瞬时功率。这样，可以达到减小单元自身输入输出瞬时功率的差异，但又不会影响输出电流波形，进而可以减小单元母线电压的波动。

另外，在所述高压变频器的逆变器的调制波中加入零序分量的步骤之前，包含以下步骤：根据能量守恒定律，获取所述高压变频器的母线电容上电压的微分方程；根据所述微分方程，计算得到所述高压变频器的母线电压的交流分量的表达式；根据预设的母线电压的波动幅值与母线电压的交流分量的表达式，计算出所述母线电容的电容值，并在所述高压变频器中采用电容值等于计算出的电容值的母线电容。工程人员在高压变频器中采用电容值等于计算出的电容值的母线电容，可以抑制高压变频器的母线电压波动。

进一步地，在所述高压变频器中采用电容值等于计算出的电容值的母线电容的步骤之后，包含以下步骤：消除母线电压与所述高压变频器的输入电流之间的耦合。这样，可以消除母线电压与输入电流相互耦合造成的剧烈振荡。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式中的高压变频器的子单元拓扑结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的高压变频器中母线电压波动的抑制方法流程图；

图3是根据本发明第一实施方式中的生成SAPWM调制波的方法流程图；

图4是根据本发明第二实施方式的高压变频器中母线电压波动的抑制方法流程图；

图5是根据本发明第二实施方式中的所测直流母线电压和网侧输入电流示意图；

图6是根据本发明第二实施方式中的系统仿真模型的结构示意图；

图7是根据本发明第二实施方式中的直流母线电压仿真波形示意图；

图8是根据本发明第二实施方式中的高压高压变频器最小系统的MATLAB仿真模型示意图；

图9a是根据本发明第二实施方式中的输出调制采用SPWM的母线电压波动仿真结果示意图；

图9b是根据本发明第二实施方式中的输出调制采用SAPWM的母线电压波动仿真结果示意图。

具体实施方式