[发明专利]基于无网侧电压传感器的三相APFC整流器及控制方法

说明书

本发明公开了基于无网侧电压传感器的三相APFC整流器，包括主电路和控制电路，控制电路上有DSP数字控制器。DSP数字控制器连接直流侧信号调理电路和网侧信号调理电路，前者连接网侧电流传感器，后者连接直流侧电压传感器。本发明还公开了基于无网侧电压传感器的三相APFC整流器的控制方法，采样交流侧电流和直流侧电压，计算两相静止坐标下的电流值、有功和无功功率；求得两相静止坐标系下的网侧交流电压；经变换得无交流电压传感器时的三相电压；建立双环PI控制，得到两相旋转坐标电压，空间电压矢量脉冲宽度调制产生PWM脉冲信号。本发明传感器数量大大减少，网侧电流跟踪速度快，直流侧输出电压稳定，动态性能好，功率因数高。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种基于无网侧电压传感器的三相APFC整流器，还涉及一种基于无网侧电压传感器的三相APFC整流器的控制方法。

背景技术

整流器是将交流电能转变为直流电能供给直流负载的设备。整流器的应用领域十分广泛，包括工业、交通运输、家用电器、电子装置用电源等领域。近年来，随着全控型大功率开关器件的出现和PWM控制技术的完善，PWM整流器能够克服对电网的污染，成为“绿色”的整流器。PWM整流器直流侧输出稳定，网侧电流波形正弦化，网侧谐波小，网侧高功率因数，且具有很好的动态响应性能。

一般地，PWM整流器控制系统检测控制信号需要三类传感器：即交流电压传感器、交流电流传感器、直流电压传感器。为了减少整流装置的重量、体积和成本，国内外学者开始研究无传感器的PWM整流器。目前，对于无传感器的PWM整流研究有两种方向：一是无网侧电压传感器PWM整流，二是无网侧电流传感器PWM整流。无网侧电流传感器PWM整流器需要额外检测直流侧电流，且控制复杂，不利于设计。无网侧电压传感器PWM整流器的研究是基于虚拟磁链的一种计算，具有良好的静态性能，但在虚拟磁链计算过程中，由于积分初始值的不确定会导致系统的动态性能较差。

发明内容

本发明的一个目的是提供基于无网侧电压传感器的三相APFC整流器，解决了传统PWM整流器控制系统中有使用较多电压电流传感器造成的重量、体积和成本都较大的问题，还解决了现有PWM整流器控制系统无电压传感器动态性能较差的问题

本发明的另一个目的是提供一种基于无网侧电压传感器的三相APFC整流器的控制方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，基于无网侧电压传感器的三相APFC整流器，包括三相交流电源，三相交流电源上连接有交流侧滤波电路，交流侧滤波电路的输出端连接整流桥，整流桥输出端连接有直流侧电压滤波，直流侧电压滤波输出端连接电阻负载，电阻负载两端连接直流侧电压传感器，直流侧电压传感器连接直流侧信号调理电路；交流侧滤波电路的输出端还连接网侧电流传感器，网侧电流传感器连接网侧信号调理电路，直流侧信号调理电路和网侧信号调理电路共同连接DSP数字控制器的输入端，DSP数字控制器的输出端连接有驱动电路，驱动电路连接全控器件。

第一种技术方案的特点还在于，

交流侧滤波电路包括三个交流侧滤波电感，每个交流侧滤波电感的一端分别与三相交流电源的一相电路相连，每个交流侧滤波电感的另一端连接一个电阻。

本发明所采用的第二种技术方案是，基于无网侧电压传感器的三相APFC整流器的控制方法，按以下步骤实施：

步骤1、DSP数字控制器采样得到交流侧的两相电流信号i_a、i_b和直流侧电压信号u_dc。