[发明专利]PWM整流器的矢量型软启动方法

说明书

本发明公开了一种PWM整流器的矢量型软启动方法，基于一种PWM整流器矢量型电流指令平滑过渡软启动结构，步骤包括：步骤1)在不控整流阶段，按照不控整流工作模式控制；步骤2)进行平滑过渡软启动，从不控整流工作模式切换至PWM整流工作模式；步骤3)加入电压外环，即成。本发明的方法，当PWM整流器从不控整流工作模式切换至PWM整流工作模式时，使用矢量型软启动技术实现电流矢量的平滑过渡，有效避免了PWM整流器传统方法启动在此过程中出现过大冲击电流甚至造成启动失败的情况，实现了装置的平滑切换，增强了稳定性和可靠性。

技术领域

本发明属于电力电子控制技术领域，涉及一种PWM整流器的矢量型软启动方法。

背景技术

PWM整流技术可以实现单位功率因数(即功率因数为1)运行、能量双向流动，并且可以获得较好的电流品质，实现“绿色电能变换”。随着PWM整流技术的日趋成熟，其应用领域也在不断扩大，如静止无功补偿器、新能源并网发电等。

虽然PWM整流器有上述诸多优点，但启动PWM整流器的瞬间将会产生较大的过冲电流，这会导致功率器件承受的电流应力增加，对器件选型以及系统可靠性都将产生不利的影响。因此，不断改进对PWM整流器的软启动方法对解决PWM整流器启动过电流问题，使PWM整流器平稳运行，保证其可靠性，具有十分重要的意义。

到目前为止，有关PWM整流器软启动方法的研究大多集中在如何平滑整流器从不控整流工作模式切换至PWM整流工作模式时启动过电流的大小。但实际电流矢量的相位与指令电流矢量的相位不一致，PWM整流器从不控整流工作模式切换至PWM整流工作模式时，这时因电流相位突变也会引起较大的电流冲击，这方面未见报道，更没有解决方案可言。

田洋天等在2013年5月第5期《电力电子技术》上发表的“PWM整流器启动冲击的抑制”一文中提出了高通滤波负反馈软启动方法，该方法通过在电流内环加入高通滤波负反馈环节，利用高频信号经高通滤波器反馈到电流给定，从而抑制冲击电流。这种方法简单，动态响应速度快，加强了PWM整流器的可靠性，较好地实现了启动阶段过电流的抑制；但高通滤波负反馈环节的加入使得系统对于负载的响应速度减慢，也没有考虑装置切换至PWM整流工作模式时电流矢量状态的突变。

许胜等在2015年1月《电源技术》发表的“PWM整流器启动瞬时电流过冲抑制策略”一文中，针对PWM整流器启动过渡过程中网侧电流过冲问题，提出了一种瞬时电流过充抑制方法，当检测到电流越限时，只需判断三相电流所存在的按照一定规则划分的当前区间，即可确定各开关的通断状态，实时抑制电流过冲。该方法实现简单，无需复杂的控制算法，但同时也存在着明显弊端，那就是充电电流较小导致了直流侧充电过程的时间增加，使PWM整流器启动时间延长。

以上两种方法都没有以矢量的观点看待电流过渡过程，因此对切换过程中电流冲击的抑制效果有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种PWM整流器的矢量型软启动方法，解决了现有技术在PWM整流器从不控整流工作模式切换至PWM整流工作模式时，电流矢量幅值或相位突变导致过冲电流的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种PWM整流器的矢量型软启动方法，基于一种PWM整流器矢量型电流指令平滑过渡软启动结构，按照以下步骤实施：

步骤1)在不控整流阶段，按照不控整流工作模式控制；

步骤2)进行平滑过渡软启动，从不控整流工作模式切换至PWM整流工作模式

在PWM整流器从不控整流工作模式切换至PWM整流工作模式时刻，此时电网电流矢量为I(0)＝i_d(0)+ji_q(0)，i_d(0)为有功电流矢量初值，单位是A；j是虚数单位；i_q(0)为无功电流矢量初值，单位是A；