[发明专利]一种Vienna整流器边沿调制方法

说明书

本发明涉及一种Vienna整流器边沿调制方法，包括以下步骤，根据电压外环计算得到与电网电压同相位的指令电流；通过基于模型预测控制的电流内环计算得到参考输出电压矢量；根据电流矢量和参考输出电压矢量判断参考输出电压矢量在控制矢量图中所处的三角形；从参考输出电压矢量的顶点向相邻三角形三条边分别做垂线，用距离最近的边上的垂足对应的电压矢量代替参考输出电压矢量，使得两相钳位；根据上下电容电压的瞬时值以及非钳位相的输出电压和电流的符号，得到可以消除中点电压直流偏移的差模电压。本发明的实际输出电压有两相钳位，仅有一相调制，显著降低了开关损耗；先判断电流扇区，再判断参考电压矢量所处的三角形，最大程度降低过零畸变。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种基于模型预测控制的可显著降低开关损耗和抑制电流过零畸变的Vienna整流器的边沿调制方法。

背景技术

随着现代电力电子技术的迅速发展，电力电子设备越来越多，对电网造成的谐波污染也越来越严重。因此,功率因数校正电路应运而生。三电平Vienna整流器是一种性能优良的三电平PFC拓扑结构，其外管为两个二极管，内管为两个带反并联二极管的IGBT，电流路径的切换取决于内管IGBT的通断。这一拓扑特性意味着Vienna整流器具有功率密度大，可靠性高且不需要消除死区的优点，因此，Vienna整流器被广泛应用到风力发电机系统、航空电源以及电动汽车等场合。

Vienna整流器电流产生低频谐波的主要原因有两个，一个是电流过零畸变，将产生5、7次谐波；另一个是中点电压不平衡，将产生低频的偶次谐波。此外，在相同的硬件条件下，为了进一步提高Vienna整流器的功率密度，需要降低功率器件的开关损耗。近年来，随着微处理器的迅速发展，模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)在电子电力中的应用越来越流行。综合上述分析，本文提出了一种改进的基于无限集MPC的调制方法，称为边沿调制。该方法将两相钳位，仅保留一相调制，能够降低电流总谐波含量(Totalharmonic distortion,THD)，降低开关损耗和计算负担，消除直流侧电压的直流偏移，而且能够在全调制度范围内最大程度抑制电流过零畸变。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种Vienna整流器边沿调制方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种Vienna整流器边沿调制方法，包括以下步骤：

步骤S1：采集Vienna整流器的直流侧数据；

步骤S2：基于所述直流侧数据进行坐标变换得到参考电压矢量u_ref和电流矢量i；

步骤S3：根据所述电流矢量i确定电流扇区，确定所述参考电压矢量u_ref在所述电流扇区的区域，根据所述参考电压矢量u_ref所处的区域确定相邻三角形的边，从所述参考电压矢量u_ref的矢量顶点向所确定的边上做垂线，用垂足对应的矢量作为实际输出电压矢量u′_ref，使得两相输出电压钳位；

步骤S4：向非钳位相注入差模电压消除中点电压的直流偏移。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S1中采集Vienna整流器的直流侧数据，所述直流测数据包括三相电网相电压e_x(x＝a,b,c)，三相整流器的输出相电压u_x(x＝a,b,c)，三相电流i_x(x＝a,b,c)，直流侧上下电容u_C1和u_C2。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S2中基于所述直流侧数据进行坐标变换得到参考电压矢量u_ref和电流矢量i具体如下：

建立坐标变换方程：