CN105915039B - 一种三相电压型pwm整流器启动冲击电流抑制方法 - Google Patents

一种三相电压型pwm整流器启动冲击电流抑制方法 Download PDF

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Abstract

一种三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法，涉及三相电压型PWM整流器启动技术领域。解决了现有PWM整流器由启动过程产生的冲击电流造成烧毁电感、烧导线的绝缘层和损坏开关器件的问题，或存在控制复杂且效果差，并无法完全消除冲击电流对整流器造成的伤害的现象。依次向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与抛物线函数y1的叠加信号、电压V′dc与斜坡函数y2的叠加信号、电压V′dc与抛物线函数y3的叠加信号以及电压V′dc与直流稳定电压Vref的叠加信号，实现对三相电压型PWM整流器在启动过程中产生的冲击电流抑制。本发明适用于抑制三相电压型PWM整流器启动冲击电流。

Description

一种三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法
技术领域
本发明涉及三相电压型PWM整流器启动技术领域。
背景技术
PWM整流器由三相不控整流向PWM整流启动瞬间，直流电压给定与瞬时电压vdc存在一定的偏差，经过电压外环PI调节器的比例放大和限幅，得到一个较大的d轴电流给定值该给定值与瞬时电流id做差之后又经过电流内环PI调节器的比例放大和限幅，使d轴电流变化率大，体现为电流冲击。可见PWM整流器启动冲击电流的产生是经过了两次PI调节器的放大与限幅，若不对其进行抑制，严重时会造成系统电流过大，烧毁电感和导线的绝缘层、损坏开关器件，也就缩短了系统的使用寿命。
部分抑制方法是在启动过程中间加入预充电过程，先将系统的直流电压vdc增加到与直流电压给定接近，再切入到PWM整流状态下，这样会减小电压偏差，从而经过两次PI控制后减小电流变化率；还有一些方法是检测到冲击电流后强制控制开关器件，使电流向减小的方向变化；另外还有加入滤波器负反馈的方法，在启动过程中补偿掉一部分冲击电流。
前面所述的方法中，方法一中预充电一般是通过控制部分开关器件实现的，而且切换状态的过程还会使波形出现一定的波动；方法二需要对电压相位和幅值进行判断，在确定区域内的开关器件进行控制，在控制上稍显复杂；方法三对反馈系数有一定的要求，而且在启动结束后还是要将滤波器去除，以免给系统带来谐波等问题。以上几种方法虽然都能够达到一定的抑制效果，但是还是有些繁琐，并不能从根源解决冲击电流问题。
发明内容
本发明提出了一种三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法，是为了解决现有PWM整流器启动过程产生冲击电流造成烧毁电感、烧导线的绝缘层和损坏开关器件的问题，或存在控制复杂且效果差，并无法完全消除冲击电流对整流器造成的伤害的现象。
本发明所述的一种三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法，该方法用于抑制三相电压型PWM整流器在启动过程中产生的冲击电流，该方法的具体步骤为：
步骤一、向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与抛物线函数y1的叠加信号；
所述抛物线函数：其中，x1为抛物线函数y1与电压V′dc叠加输入三相电压型PWM整流器直流母线电压给定端的持续时间，其中， 为直流母线电压的期望值，ts是给定值增加到期望值的时间；所述V′dc是三相电压型PWM整流器在不控整流时的直流母线电压；
步骤二、当三相电压型PWM整流器启动时间超过时，向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与斜坡函数y2的叠加信号；
所述斜坡函数：x2为抛物线函数y2与电压V′dc叠加输入三相电压型PWM整流器直流母线电压给定端的持续时间，
步骤三、当三相电压型PWM整流器启动时间超过时，向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与抛物线函数y3的叠加信号；
所述抛物线函数：x3为抛物线函数y3与电压V′dc叠加输入三相电压型PWM整流器直流母线电压给定端的持续时间，
步骤四、当三相电压型PWM整流器启动时间超过ts时，向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与稳定直流电压的叠加信号，实现对三相电压型PWM整流器在启动过程中产生的冲击电流抑制。
本发明所提出的一种三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法仅控制直流母线电压的给定值按照一定的规律变化就可以实现冲击电流的抑制，不需要增加额外的器件，不加入其他的预充电过程，不引入滤波器，也不需要复杂的编程，是简易可行方法。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图；
图2为三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压曲线图；
图3为加入给定曲线时三相电压型PWM整流器系统整体控制框图；
图4为阶跃给定时的启动波形；
图5为加入给定曲线，而且启动时间ts为12ms时的启动波形；
图6为加入给定曲线，而且启动时间ts为40ms时的启动波形。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述的一种三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法，该方法用于抑制三相电压型PWM整流器在启动过程中产生的冲击电流，该方法的具体步骤为：
步骤一、向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与抛物线函数y1的叠加信号；
所述抛物线函数：其中，x1为抛物线函数y1与电压V′dc叠加输入三相电压型PWM整流器直流母线电压给定端的持续时间，其中， 为直流母线电压的期望值，ts是给定值增加到期望值的时间；所述V′dc是三相电压型PWM整流器在不控整流时的直流母线电压
步骤二、当三相电压型PWM整流器启动时间超过时，向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与斜坡函数y2的叠加信号；
所述斜坡函数：x2为抛物线函数y2与电压V′dc叠加输入三相电压型PWM整流器直流母线电压给定端的持续时间，
步骤三、当三相电压型PWM整流器启动时间超过时，向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与抛物线函数y3的叠加信号；
所述抛物线函数：x3为抛物线函数y3与电压V′dc叠加输入三相电压型PWM整流器直流母线电压给定端的持续时间，
步骤四、当三相电压型PWM整流器启动时间超过ts时，向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与稳定直流电压的叠加信号，实现对三相电压型PWM整流器在启动过程中产生的冲击电流抑制。
具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法的进一步说明，步骤四中的稳定直流电压信号为：y4＝Vref。
为了验证提出的三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法的实际应用效果，进行了相关实验，系统整体控制框图如图3所示。图4给出了阶跃给定时的启动波形。图5给出了加入给定曲线，而且启动时间ts为12ms时的启动波形。图6给出了加入给定曲线，而且启动时间ts为40ms时的启动波形。
对比图4、图5和图6可得，阶跃给定时，启动冲击电流可以达到稳定运行时电流峰值的3倍。而加入给定曲线对冲击电流有明显的抑制能力，而且启动时间ts越大，抑制效果越明显，证明了本发明提出的抑制方法的有效性。为避免启动时间长，可取ts为两个工频周期40ms即可。
本发明只需要控制给定电压平滑且平缓变化，即可实现对PWM整流器启动冲击电流在根源上的抑制，不需要复杂的计算，而且数字实现方便。

Claims (2)

1.一种三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法，其特征在于，该方法用于抑制三相电压型PWM整流器在启动过程中产生的冲击电流，该方法的具体步骤为：
步骤一、向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与抛物线函数y1的叠加信号；
所述抛物线函数：其中，x1为抛物线函数y1与电压V′dc叠加输入三相电压型PWM整流器直流母线电压给定端的持续时间，其中， 为直流母线电压的期望值，ts是给定值增加到期望值的时间；所述V′dc是三相电压型PWM整流器在不控整流时的直流母线电压；
步骤二、当三相电压型PWM整流器启动时间超过时，向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与斜坡函数y2的叠加信号；
所述斜坡函数：x2为抛物线函数y2与电压V′dc叠加输入三相电压型PWM整流器直流母线电压给定端的持续时间，
步骤三、当三相电压型PWM整流器启动时间超过时，向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与抛物线函数y3的叠加信号；
所述抛物线函数：x3为抛物线函数y3与电压V′dc叠加输入三相电压型PWM整流器直流母线电压给定端的持续时间，
步骤四、当三相电压型PWM整流器启动时间超过ts时，向三相电压型PWM整流器的直流母线电压给定端输入电压V′dc与稳定直流电压的叠加信号，实现对三相电压型PWM整流器在启动过程中产生的冲击电流抑制。
2.根据权利要求1所述的一种三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法，其特征在于，步骤四中的稳定直流电压为：y4＝Vref。
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