電網(wǎng)受干擾時(shí)VIENNA整流器同步與控制方法的研究.pdf

1、現(xiàn)代電網(wǎng)中入網(wǎng)電力電子設(shè)備數(shù)量以及單體功率大幅增加,這些設(shè)備的非線性、沖擊性、和不平衡性將會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)中的電壓波形與電流波形發(fā)生畸變,甚至引入各種類(lèi)型的電網(wǎng)故障。電力電子變流器,作為負(fù)載或發(fā)電設(shè)備與現(xiàn)代電網(wǎng)的接口,提升其在電網(wǎng)正常以及受干擾工況下的性能對(duì)改善入網(wǎng)設(shè)備的工作環(huán)境和電網(wǎng)電能質(zhì)量都有著非常重大的意義,并已成為當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的整流拓?fù)湎啾?VIENNA整流拓?fù)湟蚓哂邢鄬?duì)簡(jiǎn)單的功率與控制電路、良好的輸入輸出諧波性能和較低

2、的功率管電壓應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)而在工業(yè)變頻器、不問(wèn)斷電源、有源電力濾波器和新興的混合動(dòng)力車(chē)充電站等領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用。以VIENNA整流拓?fù)錇檠芯繉?duì)象,本文在總結(jié)現(xiàn)有電網(wǎng)同步方法、VIENNA整流拓?fù)淇刂品椒ǖ幕A(chǔ)上,著重研究了新型的電網(wǎng)受干擾時(shí)的同步方法、VIENNA整流拓?fù)湔９r時(shí)的控制實(shí)現(xiàn)與性能提升、以及電網(wǎng)受干擾時(shí)VIENNA拓?fù)涞男滦涂刂品桨傅汝P(guān)鍵性問(wèn)題。論文內(nèi)容如下:
　　 1.本文對(duì)單相、三相電網(wǎng)同步方法進(jìn)行了研究。

3、首先通過(guò)對(duì)單相、三相電網(wǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和介紹梯度下降法逼近輸入信號(hào)的原理,從全新的角度系統(tǒng)性地論述和評(píng)價(jià)現(xiàn)有的單相、三相電網(wǎng)的電網(wǎng)同步技術(shù)。緊接著本文提出了一種基于正、負(fù)序解耦的電網(wǎng)受干擾時(shí)的直接解耦同步法(Direct Decoupled Synchronization Method,DDSM)。該方法利用現(xiàn)有的一些單相鎖相環(huán)模塊對(duì)αβ軸電壓分量uα、uβ中的基波正負(fù)序分量進(jìn)行直接解耦,得到了三相電壓的正負(fù)序基波分量。對(duì)于電網(wǎng)存

4、在較嚴(yán)重低次諧波的情況,通過(guò)對(duì)直接解耦方法進(jìn)行擴(kuò)展提出了擴(kuò)展直接解耦法(Expanded DDSM,EDDSM)。直接解耦同步法可有效處理正負(fù)序頻率不同時(shí)的情況,且可以直接從計(jì)算模塊中獲得正負(fù)序的幅值、相位、頻率等參數(shù)。本文另外還提出了一種新型的能夠產(chǎn)生與輸入正弦信號(hào)同相位波形和正交波形的正交信號(hào)發(fā)生器(In-phase／Quadrature-phase Waveforms Generator,IQWG)。通過(guò)共用加強(qiáng)型鎖相環(huán)(Enha

5、nced Phase Locked Loop,EPLL)模塊的參數(shù)sin()、cos(),對(duì)基于EPLL的雙加強(qiáng)型鎖相環(huán)法(Dual EPLL,DEPLL)和DDSM模塊圖進(jìn)行了有效簡(jiǎn)化,得到的雙加強(qiáng)型鎖相環(huán)一正交信號(hào)發(fā)生器法(DEPLL-IQWG)和直接解耦-正交信號(hào)發(fā)生器法(DDSM-IQWG)具有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。
　　 2.本文對(duì)正常工況時(shí)VIENNA拓?fù)涞目刂品椒▽?shí)現(xiàn)與性能提升進(jìn)行了研究。本文對(duì)三相平衡電網(wǎng)中VIE

6、NNA整流拓?fù)鋋bc自然坐標(biāo)系控制方法的電壓外環(huán)、電流環(huán)、中點(diǎn)平衡環(huán)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),并針對(duì)VIENNA整流拓?fù)涞拈_(kāi)關(guān)特性給出了幾種新型的PWM產(chǎn)生器結(jié)構(gòu)。另外,本文還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了正常工況時(shí)VIENNA整流拓?fù)鋎q同步參考坐標(biāo)系的控制方法.針對(duì)VIENNA拓?fù)淇臻g矢量調(diào)制技術(shù)的特殊性,設(shè)計(jì)了一種非常便于控制實(shí)現(xiàn)的矢量調(diào)制方法和基于對(duì)冗余開(kāi)關(guān)組合持續(xù)時(shí)間進(jìn)行分配的中點(diǎn)電位平衡方法,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 3.本文對(duì)三相不平衡電網(wǎng)中

7、VIENNA整流拓?fù)涞目刂品椒ㄟM(jìn)行了研究。以抑制直流電壓紋波和有功、無(wú)功功率的紋波分量為控制目標(biāo),本文提出了一種新型的直接在abc自然坐標(biāo)系下實(shí)現(xiàn)的VIENNA整流拓?fù)涞牟黄胶饪刂品桨涪瘛Ｅc傳統(tǒng)的雙坐標(biāo)變換矢量控制法相比,方案Ⅰ具有如下優(yōu)點(diǎn):1)結(jié)合了直接解耦電網(wǎng)同步法(DDSM),直接從中獲取正序分量、負(fù)序分量及其幅值,構(gòu)成了系統(tǒng)的電流參考信號(hào)；2)通過(guò)直接在abc自然坐標(biāo)系下給定頻率為基波頻率的電流環(huán)三相參考電流,非常有利于系統(tǒng)的跟

8、蹤實(shí)現(xiàn)。緊接著首次從理論上對(duì)VIENNA整流拓?fù)涞撵o態(tài)工作范圍進(jìn)行了分析,并給出了VIENNA拓?fù)潇o態(tài)工作范圍的判據(jù),并指出當(dāng)電網(wǎng)嚴(yán)重不平衡時(shí)方案Ⅰ的電流給定方法將導(dǎo)致系統(tǒng)工作于靜態(tài)工作范圍之外而不再適用于VIENNA拓?fù)涞目刂?。以在任何不平衡工況下都能滿足拓?fù)湔９ぷ鞯男枰獮榭刂颇繕?biāo),本文提出了另一種新型的VIENNA拓?fù)渥匀蛔鴺?biāo)系不平衡控制方案Ⅱ。方案Ⅱ雖不能有效抑制直流電壓紋波和消除有功無(wú)功功率紋波,但能滿足VIENNA拓?fù)淙秶?/p>