[发明专利]一种抑制五相电流源型变流器电流谐波的控制方法

说明书

本发明公开了一种抑制五相电流源型变流器电流谐波的控制方法，该方法采用五相全桥拓扑结构，在每个开关周期筛选出四个有效矢量以及一个零矢量，能够显著降低电流谐波，改善输出电流波形，省去额外的电能质量治理装置，节省成本，提高运行效率，保证空间矢量脉宽调制原有的电流控制精度。同时也不会影响交流侧的功率角，能够保证五相独立电网运行在较高的功率因数状态下。

技术领域

本发明涉及一种五相独立电网中五相电流源型变流器的控制方法，特别涉及一种抑制五相电流源型变流器电流谐波的控制方法。

背景技术

近年来，能源紧缺、环境污染等问题日益严重。因此，太阳能、风能、氢能等新能源的开发利用日渐加快，新型分布式发电技术也越来越受到人们的重视。在分布式并网发电系统中，变流器在可再生能源转换装置与电网间起到了必不可少的接口作用，并成为分布式发电系统中极其重要的组成部分。在新型动力机车牵引以及舰船推进等低压大功率应用场合采用多相系统，通过增加相数来降低对每一相功率器件容量的要求是一种新型的功率变换解决方案。与传统的三相系统相比，多相系统的主要优点有：多相电机输出转矩密度更高，转矩波动更低，运行可靠性高；多相变流器直流母线电流波动较小；由于相数冗余，具备更好的容错运行能力，可以在缺相情况下继续运行。

相比于多相电压源型变流器(VSC)，多相电流源型变流器(CSC)具有拓扑简单、功率开关管数目少且直接串联方便、在开关频率较低的情况下仍然可以输出高质量的电流波形，短路特性可靠并满足四象限运行等特点，特别适合于中压大功率应用场合。在石油化工、船舶、水泥、采矿和金属和废水处理等行业中，通过对这些工业领域中应用的多相电机进行变频调速控制，可达到节能降耗的目的。

与传统三相系统变流器调制策略相比，五相电流源型变流器调制策略更加复杂，电流空间矢量分布于基波平面和三次谐波平面，必须同时考虑基波以及三次谐波电流参考矢量的合成。因此，目前关于五相电流源型变流器相关调制策略还只是采用传统的三段法调制。这种调制方式会使变流器交流侧电流有很大的三次谐波。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)抑制五相电流源型变流器电流谐波的控制方法，该方法省去额外的电能质量治理装置，节省了系统的成本与体积，提高了功率密度和运行效率，并且由测试可知变流器输出电流谐波的抑制效果显著，可以保证对网侧电流的控制精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种抑制五相电流源型变流器电流谐波的控制方法，基于五相电流源型变流器并网整流器，五相电流源型变流器通过滤波器连接至公共连接点PCC后与五相独立电网交换功率；其中，五相电流源型变流器由十个功率开关模块组成五相全桥拓扑，五相电流源型变流器的直流侧串联公用的直流侧母线电感L_dc用于抑制直流侧的电流波动；该控制方法包括以下步骤：

步骤S1：在每个开关周期开始时，变流器利用采样电路采集公共连接点五相独立电网电压值V_PCC，并将V_PCC经过五相克拉克坐标变换后的数字量V_PCCα和V_PCCβ发送至变流器的控制模块，将数字量V_PCCα和V_PCCβ进行极坐标变换得出合成矢量在αβ平面与α坐标轴的夹角θ(0≤θ<2π)，并将θ作为参考矢量的夹角；

步骤S2：根据夹角θ计算参考矢量所在的扇区，由此确定合成参考矢量所采用的四个有效矢量(两个大矢量和两个小矢量)，并结合夹角θ的值确定所有矢量的作用时间；

步骤S3：优化有效矢量的排列顺序，确保矢量切换过程中动作的开关数目最少，按照有效矢量排序从五种零矢量中挑选一种能最小化开关动作次数的零矢量；

步骤S4：得到开关管的占空比信号，由此控制变流器开关管的开通与关断。