[实用新型]一种基于重复控制的三相整流谐波的消除系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种谐波消除系统，特别涉及一种基于重复控制的三相整流谐波的消除系统。

背景技术

随着社会的高速发展，电能在工农业生产和人民日常生活中发挥着越来越重要的作用，然而与之同时与国名生产生活密切相关的电力电子换流装置，如变频器、高频开关电源、逆变电源等各种换流装置在广泛的运用中给电网带来了大量的无功功率与严重的谐波污染。随着电力电子技术的发展，具有网侧电流接近正弦波、功率因素近似为1、直流侧输出电压稳定、抗负载扰动能力强并且能够在四象限运行的PWM整流器应运而生，成功取代不可控二极管整流器和相控的晶闸管整流器，并成为电力电子技术研究的热点。

当三相PWM整流器处于逆变状态时，电能回馈到电网上。作为入网电流，应符合我国出台的《电能质量公用电网谐波标准》和国际上的IEEE Std1547-2003标准。因此，高度正弦化的入网电流是一个重要性能指标。理论上，电流环采用传统的PI控制器可实现电流无静差调节，稳态时三相PWM整流器电网侧相电流波形应为与电网相电压同相位的正弦波，然而，受传统控制算法和功率开关管开关特性以及死区效应影响，交流侧电流稳态精度并不高，获得的电流波形正弦度不好、谐波较大。三相PWM整流器为半桥电路，在控制过程当中将会遇到死区问题，这是由于开关管的特性造成的，开关管开通和关断过程有一定的延时，开通时间比关断时间短。为了防止同臂直通，需要对开通和关断信号加入死区时间。由于死区时系统开关管都为关断状态，且时间固定，会降低控制效果，增加电流谐波含量并且谐波的频率为基波的整数倍。

为获得更理想的电流，需要对传统的PI控制进行改进。为减小谐波，通常使用的方法是采用特定谐波消除法，然而由于三相PWM整流器中谐波频率多样，然而无法消除基波频率整数倍的所有频率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于重复控制的三相整流谐波的消除系统，通过该系统能够有效的抑制三相电网的波形中基波频率整数倍的有害谐波分量，使得反馈回电网的电流波形接近正弦波；并且具有使用方便、适应性强以及鲁棒性强的优点，使得控制品质对被控对象的变化不太敏感，适合用于环境恶劣的工业现场，降低对模型的依赖程度。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种基于重复控制的三相整流谐波的消除系统，包括第一PI控制器、第二PI控制器、第一坐标变换器、第一减法器、第二减法器、第一重复控制器、第二重复控制器、第一加法器、第二加法器、第二坐标变换器和脉冲调制器；

所述第一坐标变换器连接三相PWM整流器交流侧输出端，用于将从三相PWM整流器交流侧获取到的三相电流i_a、i_b和i_c坐标变换到d-q两相正交坐标系中，得到d-q两相正交坐标系下的两相电流i_d、i_q；

所述第一减法器输入端连接第一坐标变换器的电流i_d输出端，用于输入第一坐标变换器输出的电流i_d以及电流给定值i_d^*；所述第一减法器输出端分别连接第一PI控制器模块和第一重复控制器模块的输入端，用于将电流i_d与电流给定值i_d^*作减法运算后分别传送至第一PI控制器和第一重复控制器模块的输入端；

所述第一重复控制器中带第一补偿器，且所述第一重复控制器反馈回路中设置有第一衰减环节，所述第一重复控制器和第一PI控制器的输出端分别对应连接第一加法器的两个输入端；所述第一补偿器包括依次连接的第一相位补偿环节、第一幅值补偿环节和第一PI控制环节；

所述第一加法器的输出端连接第二坐标变换器，用于对第一重复控制器的输出、第一PI控制器的输出以及三相PWM整流器串入的谐波进行叠加运算后，获取到控制量U_d并且传送至第二坐标变换器；

所述第二减法器输入端连接第一坐标变换器的电流i_q输出端，用于接收第一坐标变换器输出的电流i_q；所述第二减法器输出端分别连接第二PI控制器模块和第二重复控制器模块的输入端，用于将电流i_q与电流给定值i_q^*作减法运算后分别传送至第二PI控制器和第二重复控制器模块的输入端；