[发明专利]一种消除三倍频脉动的VIENNA整流器单周期控制方法

说明书

本发明公开了电气工程领域内的一种消除三倍频脉动的VIENNA整流器单周期控制方法，包括VIENNA整流器拓扑结构，引入变量，作为占空比控制VIENNA整流器中的三个双向开关管动作；本发明可完全消除中性点电位三倍频波动，解决了注入三次谐波分量方法的复杂且参数难以确定问题；另一方面可有效抑制中点电位的直流和交流波动，使输出电容很好地保持在均压状态。

技术领域

本发明涉及一种VIENNA整流器，特别涉及一种VIENNA整流器控制方法。

背景技术

传统的不控整流器(二极管整流器)或相控整流器(晶闸管整流器)在电力电子行业中得到了广泛的应用，但由于存在相控时网侧功率低、并且向电网注入了较高的电流谐波等诸多问题，对电网污染严重。随着对用电设备中电流谐波含量的严格限制，以及对变换器工作在宽范围输入电压的需求，VIENNA整流器得到了广泛应用。

VIENNA整流器是一种两象限中点钳位式三电平PWM整流器拓扑。在能量不需要双向流动的应用场合，VIENNA整流器存在诸多优点。一方面，与传统的两电平结构相比，由于电平数的增加，降低了电流的谐波畸变率(THD)和功率开关器件的电压应力；另一方面，与三电平整流器相比，所需的功率开关器件由12个减少为6个，减低了开关损耗、成本和控制的复杂度；此外，当功率开关器件导通时，连接于直流母线的二极管可以阻断直通电流，不存在输出电压桥臂直通问题，不需要设置驱动死区时间，从而进一步提高了整流器的可靠性。

单周期控制是一种无需乘法器、无需输入电压检测的非线性控制技术，其通过复位积分器使得被控量在一个开关周期内跟踪控制参考值。同时，单周期控制技术还具有开关频率恒定、响应速度快以及控制简单等优点。但VIENNA整流器的单周期控制忽略了电流内环的动态过程，直接由采样电流的绝对值得到全控开关管的占空比。因为没有电流内环，对电流控制为开环状态，电流容易受到干扰。VIENNA整流器的单周期控制算法虽然简单，但存在比较严重的中性点电压三倍频脉动的问题，根据整流器输出中点电位波动机理，实现消除中点电位交流波动的常用方法是在三相电流采样中注入三次谐波电流分量。上述三次谐波注入的计算公式负载，确定系数也较困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除三倍频脉动的VIENNA整流器单周期控制方法，可完全消除中性点电位三倍频波动。

本发明的目的是这样实现的：一种消除三倍频脉动的VIENNA整流器单周期控制方法，包括VIENNA整流器拓扑结构，引入变量S_k，k＝a、b、c作为占空比控制VIENNA整流器中的三个双向开关管动作；所述S_k满足以下条件：

S_k＝1-(S'_k+ΔS)，k＝a、b、c

其中，i_a、i_b、i_c为电感电流，R_m为等效电阻，C₁、C₂为整流器输出端上下滤波电容，U_C1、U_C2为C₁、C₂上的电压，k_ps为比例调节系数，k_is为积分调节系数。

作为本发明的进一步限定，所述S'_k的获取方法包括以下步骤：

步骤1)假设上下电容相等时，得到以S_kPN表示的控制变量表达式(1)

步骤2)得到以S_kPN表示的中性点电压脉动表达式(2)