[发明专利]VIENNA整流器的高次谐波抑制控制器的设计方法

权利要求书

1.一种VIENNA整流器的高次谐波抑制控制器的设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、建立VIENNA整流器的两相静止ɑβ坐标系下的数学模型；

步骤二、根据VIENNA整流器的两相静止ɑβ坐标系下的数学模型，设计VIENNA整流器的能够抑制高次谐波的PR控制器，具体过程为：

步骤201、进行PR控制器的传递函数的设计；

步骤202、进行PR控制器的传递函数中参数的设计；

步骤三、在VIENNA整流器的电流环内加入步骤二中设计的PR控制器以及采用步骤二中设计的PR控制器结构的高次谐波补偿器，得到VIENNA整流器的高次谐波抑制控制器；

步骤一种所述建立VIENNA整流器的两相静止ɑβ坐标系下的数学模型的具体过程为：

步骤101、假设电网电压对称，基波频率远小于功率器件开关频率，交流侧电感和功率器件均为理想器件，建立三相abc坐标系下的数学模型为:

其中，L为交流侧电感，i_a为电网a相电流，i_b为电网b相电流，i_c为电网c相电流，e_a为电网a相电压，e_b为电网b相电压，e_c为电网c相电压，R为线路等效内阻，u_aM为从整流桥与电网a相线连接的点到直流母线中点之间的电压，u_bM为从整流桥与电网b相线连接的点到直流母线中点之间的电压，u_cM为从整流桥与电网c相线连接的点到直流母线中点之间的电压，u_MN为直流母线中点与交流电源中性点之间的电压，t为时间，C₁为直流侧第一母线电容，C₂为直流侧第二母线电容，U_c1为直流侧第一母线电容C₁上的电压，U_c2为直流侧第二母线电容C₂上的电压，U_dc为直流侧母线电压，Z为负载的等效阻抗，S_ap为电网a相电流流经整流桥的上桥臂时开关函数S_xy的分量，S_bp为电网b相电流流经整流桥的上桥臂时开关函数S_xy的分量，S_cp为电网c相电流流经整流桥的上桥臂时开关函数S_xy的分量，S_an为电网a相电流流经整流桥的下桥臂时开关函数S_xy的分量，S_bn为电网b相电流流经整流桥的下桥臂时开关函数S_xy的分量，S_cn为电网c相电流流经整流桥的下桥臂时开关函数S_xy的分量，开关函数S_xy为x＝a、b、c分别代表a相、b相、c相，y＝p、n分别代表整流桥的上桥臂、下桥臂；

步骤102、对式F1进行等幅值Clark坐标变换，得到两相静止ɑβ坐标系下的数学模型为:

其中，i_α为电网电流的ɑ轴分量，i_β为电网电流的β轴分量，e_α为三相电网电压的ɑ轴分量，e_β为三相电网电压的β轴分量，u_α为整流器交流侧电压的ɑ轴分量且u_β为整流器交流侧电压的β轴分量且S_αp为电网电流的ɑ轴分量流经整流桥的上桥臂时开关函数S_xy的分量，S_βp为电网电流的β轴分量流经整流桥的上桥臂时开关函数S_xy的分量，S_αn为电网电流的ɑ轴分量流经整流桥的下桥臂时开关函数S_xy的分量，S_βn为电网电流的β轴分量流经整流桥的下桥臂时开关函数S_xy的分量；

步骤202中所述进行PR控制器的传递函数中参数的设计的具体过程为：

步骤2021、取K_P、ω_c、ω₀的值为固定值，采用计算机中的Matlab软件绘制K_r变化时PR控制器的波特图，并根据K_r变化时PR控制器的波特图分析K_r变化的影响；

步骤2022、取K_P、K_r、ω₀的值为固定值，采用计算机中的Matlab软件绘制ω_c变化时PR控制器的波特图，并根据ω_c变化时PR控制器的波特图分析K_r变化的影响；

步骤2023、取K_r、ω_c、ω₀的值为固定值，采用计算机中的Matlab软件绘制K_P变化时PR控制器的波特图，并根据K_P变化时PR控制器的波特图分析K_r变化的影响；

步骤2024、根据步骤2021、2022和2023得到的结论设定K_r、ω_c和K_P的取值；

步骤三中所述高次谐波补偿器包括3次谐波补偿器、5次谐波补偿器、7次谐波补偿器和9次谐波补偿器，得到的VIENNA整流器的高次谐波抑制控制器的传递函数为：

其中，K_Pk为k次谐波的比例系数，K_rk为k次谐波的谐振系数；

步骤201中所述进行PR控制器的传递函数的设计的具体方法为：

步骤2011、将PR控制器的直流补偿器传递函数设计为：

其中，s为变量，K_P为PR控制器的比例系数，K_r为PR控制器的谐振系数，ω_c为截止频率；

步骤2012、将PR控制器的交流校正器传递函数设计为：

其中，ω₀为谐振频率；

步骤2013、将式(F4)化简得到：