本發(fā)明涉及一種三相Vienna整流器，尤其涉及一種無電流傳感器的三相Vienna整流器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)無電流傳感器控制策略是一種間接電流控制算法，采用電流重構(gòu)技術(shù)來獲得網(wǎng)側(cè)三相電流信息，以實現(xiàn)無電流傳感器控制策略。該算法雖節(jié)約成本，但是需要重構(gòu)網(wǎng)側(cè)電流，從而降低電流內(nèi)環(huán)的控制準(zhǔn)確性；其與傳統(tǒng)電壓電流雙閉環(huán)控制策略類似，采用雙閉環(huán)控制，電流波形受電流內(nèi)環(huán)控制參數(shù)影響較大，并且控制算法較復(fù)雜。

三相Vienna整流器，因其開關(guān)數(shù)目少電路結(jié)構(gòu)簡單、無輸出電壓橋臂直通、無需設(shè)置開關(guān)死區(qū)、輸入電流諧波含量低、可實現(xiàn)輸入單位功率因數(shù)校正等優(yōu)點，受到各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。隨著Vienna整流器應(yīng)用場合的多樣化，對其靜、動態(tài)性能的要求也越來越高，由于該整流器是一個非線性系統(tǒng)，采用常規(guī)的雙閉環(huán)PI控制算法難以達(dá)到理想的控制效果。

Vienna整流器與傳統(tǒng)三電平整流器的性能類似，用以解決傳統(tǒng)三電平整器中點電位平衡問題的控制算法，可以應(yīng)用在Vienna整流器中。模糊控制算法，該算法雖不易受控制系統(tǒng)影響，便于移植，但設(shè)計控制規(guī)則較為煩瑣，不易實現(xiàn)編程，在整流器研究中應(yīng)用較少，而目前主要采用PI控制器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服Vienna整流器的生產(chǎn)成本，整個控制系統(tǒng)的工作效率低的難題，本發(fā)明提出一種無電流傳感器的三相Vienna整流器。

本發(fā)明采用SVPWM提高電壓利用率，降低開關(guān)工作頻率和關(guān)開損耗，同時SVPWM控制具有更好的動態(tài)性能，另外利用PI控制器輸出的平衡因子控制冗余矢量對的作用時間，實現(xiàn)中點電位平衡。

無電流傳感器的三相Vienna整流器包括：Vienna整流電路、單閉環(huán)控制、中點電位平衡控制和SVPWM脈寬調(diào)制四個部分。

所述Vienna整流電路是電流驅(qū)動型功率因數(shù)校正整流器，開關(guān)管兩端的電壓由開關(guān)管自身狀態(tài)和輸入電流方向共同決定。

所述單閉環(huán)控制是基于無電流傳感器的單閉環(huán)控制策略，該算法利用直流側(cè)電壓與參考給定電壓的誤差，計算調(diào)制波定向。

所述中點電位平衡控制利用PI控制器輸出的平衡因子控制冗余矢量對的作用時間，實現(xiàn)中點電位平衡。

所述SVPWM脈寬調(diào)制時加入平衡因子準(zhǔn)確控制中點電位平衡的SVPWM調(diào)制。

本發(fā)明的有益效果是：降低Vienna整流器的生產(chǎn)成本，提高整個控制系統(tǒng)的工作效率，加入平衡因子的SVPWM具有良好的中點電位平衡控制能力，省去電流內(nèi)環(huán)，使控制系統(tǒng)具有高效性。

附圖說明

圖1三相Vienna整流器主電路。

圖2單閉環(huán)控制算法原理框圖。

具體實施方式

圖1中，u_a、u_b和u_c為三相輸入電源；i_a、i_b和i_c為三相輸入電流；i_p、i_n為輸出直流母線正向和負(fù)向電流；L1、L2和L3為三相濾波電感，其值為L；C_p、C_n為直流側(cè)上下電容，其值為C；vC_p、vC_n分別為上下直流電容的電壓；RL為 輸出電阻負(fù)載；Sa,b,c為三相開關(guān)函數(shù)，每個雙向開關(guān)由1個主控開關(guān)器件和4個二極管組成，結(jié)構(gòu)如圖1左半部所示；每只橋臂上存在上下兩只快速恢復(fù)二極管(a相：VD_ap、VD_an)。Vienna整流器是電流驅(qū)動型功率因數(shù)校正整流器，開關(guān)管兩端的電壓由開關(guān)管自身狀態(tài)和輸入電流方向共同決定。以a相為例，輸入電流為正，開關(guān)開通，開關(guān)管被鉗位在直流正極，此時開關(guān)兩端電壓V_ap為vC_p(V_dc/2)；若輸入電流為負(fù)，開關(guān)開通，開關(guān)管被鉗位在直流負(fù)極，此時開關(guān)兩端電壓V_an為vC_n(-V_dc/2)；開關(guān)管關(guān)斷，無論電流正負(fù)，開關(guān)管被鉗位在直流中點N。

圖2中，算法利用直流側(cè)電壓與參考給定電壓的誤差，將誤差信號作為PI控制器的輸入量，PI控制器的輸出作為電源電壓與功率開關(guān)端電壓的相角差，它被用于調(diào)制波定向。由于調(diào)制波的幅值M^α在一個開關(guān)工作周期內(nèi)變化很小，能量傳遞的過程主要依靠相角M^θ來進行控制，另外對幅值的合理控制是Vienna整流器工作在單位功率因數(shù)下的重要條件，同時也是獲得高質(zhì)量正弦電流波形的關(guān)鍵因素。整個電壓外環(huán)傳遞函數(shù)是一個三階系統(tǒng)，通過合理設(shè)計PI調(diào)節(jié)器使系統(tǒng)獲得充裕的相角裕度和增益裕度，按照額定參數(shù)計算，在最佳阻尼比下，系統(tǒng)電壓外環(huán)的PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)計分別為k_P≈14.5，k_I≈187。

通過上面的PI調(diào)節(jié)器對電位差進行控制，即使在負(fù)載不平衡的情況下，中點電位也能夠得到有效的平衡控制。為消除諧波和減小開關(guān)管通斷損耗，采用七段對稱矢量合成模式的SVPWM調(diào)制，即每次矢量變化一次，開關(guān)管動作一次，采用從正小冗余矢量或負(fù)冗余矢量開始，開關(guān)管依次的開關(guān)順序為V₃₊(1,0,0)—V₂(1,0,-1)—V₄(1,-1,-1)—V_3-(0,-1,-1)—V₄(1,-1,-1)—V₂(1,0,-1)—V₃₊(1,0,0)。