[发明专利]一种广义Clarke坐标变换和三相控制电路

说明书

本发明公开了一种三相广义Clarke坐标变换和控制电路。所述广义Clarke坐标变换能够将幅值、相位均不平衡的三相电量变换为两相幅值相等的正交正弦量。所述控制电路包括电网电压采样电路、电感电流采样电路、直流母线电压采样电路、功率开关管驱动电路和数字控制单元；数字控制单元包括广义Clarke变换器、αβ/dq变换器、锁相器、幅值检测、电流幅值控制器、dq/αβ变换器、广义Clarke逆变换器、SPWM控制器、母线电压PI调节器、有功电流PI调节器和无功电流PI调节器。本发明可以使三相PWM整流器在电网幅值、相位均不平衡条件下实现低THD运行。

技术领域

本发明属于电力电子变换器控制技术领域，特别涉及了广义Clarke坐标变换和三相控制电路。

背景技术

三相PWM整流器作为交流电网与直流用电设备之间的接口变流器，广泛应用于航空电源、电动汽车充电等领域。高渗透率分布式发电装置及单相负载的接入极易引起三相交流电网的幅值不平衡和相位不对称。因此，为了保证可靠供电，三相PWM整流器必须具备在不平衡电网条件下运行的能力。传统双环控制由于Clarke变换仅能够将平衡三相电流变换为两相幅值相等的正交正弦量。故当电网不平衡时，传统双环控制将引起严重的输入电流畸变。现有技术文献“Hong-Seok Song and Kwanghee Nam，Dual current controlscheme for PWM converter under unbalanced input voltage conditions，IEEETransactions on Industrial Electronics，vol.46，no.5，pp.953-959，Oct.1999.”提出了三相PWM整流器的双电流环控制策略，将对称分量法与同步旋转坐标系(Synchronousrotating frame，SRF)相结合，将幅值、相位均不平衡的三相电流变换为正序SRF和负序SRF下的四个直流量，并用四个PI调节器分别控制。该策略有效消除了电网不平衡引起的交流电流畸变，但是由于使用了4个电流调节器及对称分量法，其控制环路十分复杂。现有技术文献“程杰，一种新型三相不平衡坐标变换体系及其应用[D].燕山大学，2017.”和“G.Tan，J.Cheng and X.Sun，Tan-Sun Coordinate Transformation System Theory andApplications for Three-Phase Unbalanced Power Systems，IEEE Transactions onPower Electronics，vol.32，no.9，pp.7352-7380，Sept.2017.”提出Tan-Sun坐标变换，将三相不对称交流电流变换为两相直流电流，然后用两个PI调节器分别控制。该策略简化了电网不对称工况下的控制环路，但是由于Tan-Sun坐标变换中自然坐标轴A轴与两相静止坐标系下的α轴方向不同，且针对三相电之和不为0的情况时需要根据零序分量对三相电流进行预处理，故该Tan-Sun坐标变换的表达式十分复杂，不利于数字控制实现。因此，有必要研究一种适用于电网不平衡条件下的低运算的坐标变换方法及控制电路。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了基于三相广义Clarke坐标变换的三相控制电路。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种三相PWM整流器的控制电路，所述三相PWM整流器包括三相交流电源、三相输入滤波电感、PWM整流器主电路、直流母线滤波电容，所述PWM整流器主电路采用三相两电平AC/DC变流器、三相三电平T型AC/DC变流器、三相三电平维也纳整流器或三相中点箝位型AC/DC变流器，三相PWM整流器的半导体器件采用MOSFET；