CN203233325U - 网侧pwm整流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种网侧PWM整流器，包括：三相半桥式整流器和控制器，三相半桥式整流器包括三个桥式电路，每个桥式电路包括一个第一三极管和一个第二三极管，三个桥式电路的第一三极管的集电极互相连接，三个桥式电路的第二三极管的发射极互相连接；控制器的输入端连接三相电网，并连接三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点和三个桥式电路的第二三极管的发射极连接点，输出端连接第一三极管和第二三极管的基极，根据三相电网的采样值和预设的电压值获得控制电压信号并输送给第一三极管和第二三极管的基极。本实用新型提供的网侧PWM整流器，通过控制器控制三相半桥式整流器中三极管基极的电压信号，使其适用于三相电网电压不平衡状态。

Description

网侧PWM整流器

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术，尤其涉及一种网侧PWM整流器。

背景技术

脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，以下简称：PWM）整流器由于具有能够控制整流电路的单位功率因数，有效抑制谐波以及实现能量双向流动的特性，因此常应用于风力发电系统中。

现有风力发电系统中常用的双馈型风力发电系统采用的双馈型风力发电变频器为背靠背双向变频器，其主要由网侧PWM整流器和机侧PWM整流器等部分组成，现有的网侧PWM整流器适用于三相电网电压平衡的状态，但是由于电网自身及其附加设施的若干特点决定了其电网状态会经常出现不平衡特性，当三相电网电压不平衡时，对现有网侧PWM整流器形成较大的影响，从而影响到整个风力发电装置的正常、稳定运行。

实用新型内容

本实用新型提供一种网侧PWM整流器，用于解决现有技术中的缺陷，使该网侧PWM整流器能适用于三相电网电压不平衡的状态。

本实用新型提供一种网侧PWM整流器，包括：三相半桥式整流器和控制器；

所述三相半桥式整流器包括三个桥式电路，每个所述桥式电路包括一个第一三极管和一个第二三极管，所述第一三极管的发射极连接所述第二三极管的集电极并连接三相电网中的一相，所述三个桥式电路的第一三极管的集电极互相连接，所述三个桥式电路的第二三极管的发射极互相连接，每个所述第一三级管和所述第二三极管的发射极与集电极之间连接一个第一二极管；

所述控制器的输入端连接所述三相电网，并连接所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点和所述三个桥式电路的第二三极管的发射极连接点，输出端连接所述第一三极管和所述第二三极管的基极，根据所述三相电网的三相电压采样值、所述三相电网的三相电流采样值、所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值和预设的电压值，进行正负序旋转坐标调节，获得控制电压信号并输送给所述第一三极管和所述第二三极管的基极。

进一步地，上述控制器包括：

第一控制单元，用于接收所述三相电网的三相电压采样值和所述三相电网的三相电流采样值并根据其进行正负序旋转坐标调节，获得正序反馈电流值、负序反馈电流值、正序反馈电压值和负序反馈电压值；

第二控制单元，用于接收所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值并根据其与预设的电压值进行正负序分量调节，获得正序给定电流值和负序给定电流值；

第三控制单元，连接所述第一控制单元和所述第二控制单元，用于根据所述正序反馈电流值、所述负序反馈电流值、正序给定电流值、负序给定电流值、正序反馈电压值和负序反馈电压值进行比例积分PI调节和叠加，获得目标电压值，对所述目标电压值进行空间矢量脉宽调制，获得所述控制电压信号。

进一步地，上述第一控制单元包括：

坐标系变换器，用于接收所述三相电网的三相电压采样值和所述三相电网的三相电流采样值并对其分别进行坐标系变换，并向第一变相器输出坐标系变换结果；

所述第一变相器，连接所述坐标系变换器和第一陷波器，用于对所述坐标系变换器输出的坐标系变换结果进行相位变换，并向所述第一陷波器输出变相结果；

所述第一陷波器，连接所述第一变相器，用于对所述第一变相器输出的变相结果进行滤波操作，获得所述正序反馈电流值、负序反馈电流值、正序反馈电压值和负序反馈电压值。

进一步地，上述第二控制单元包括：

第一叠加器，用于接收所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值，对预设的电压值与所述电压采样值的负值进行叠加运算并向第一PI调节器输出叠加结果；

所述第一PI调节器，连接所述第一叠加器和第二陷波器，用于对所述第一叠加器输出的叠加结果进行PI调节，并向所述第二陷波器输出PI调节结果；

所述第二陷波器，连接所述第一PI调节器，用于对所述第一PI调节器输出的PI调节结果进行滤波操作，获得所述正序给定电流值和负序给定电流值。

进一步地，上述第三控制单元包括：

第二叠加器，用于接收所述正序给定电流值和所述正序反馈电流值，对所述正序给定电流值与所述正序反馈电流值的负值进行叠加，并向第二PI调节器输出正序叠加结果；

第二PI调节器，连接所述第二叠加器、第三叠加器和第四叠加器，用于对所述第二叠加器输出的正序叠加结果进行PI调节，获得第一PI调节结果并输出给所述第三叠加器，并获得第二PI调节结果并输出给所述第四叠加器；

所述第三叠加器连接第二PI调节器和第二变相器，用于对解耦量与所述第一PI调节结果的负值进行叠加，获得第一叠加结果并输出给所述第二变相器；

所述第四叠加器连接第二PI调节器和所述第二变相器，用于对解耦量与所述第二PI调节结果的负值进行叠加，获得第二叠加结果并输出给所述第二变相器；

所述第二变相器，连接所述第三叠加器和所述第四叠加器，用于对所述第一叠加结果和所述第二叠加结果进行相位变换，并向第八叠加器输出正序变相结果；

第五叠加器，用于接收所述负序给定电流值和所述负序反馈电流值，对所述负序给定电流值与所述负序反馈电流值的负值进行叠加，并向第三PI调节器输出负序叠加结果；

第三PI调节器，连接所述第五叠加器、第六叠加器和第七叠加器，用于对所述第五叠加器输出的负序叠加结果进行PI调节，获得第三PI调节结果并输出给所述第六叠加器，并获得第四PI调节结果并输出给所述第七叠加器；

所述第六叠加器连接第三PI调节器和第三变相器，用于对解耦量与所述第三PI调节结果的负值进行叠加，获得第三叠加结果并输出给所述第三变相器；

所述第七叠加器连接第三PI调节器和所述第三变相器，用于对解耦量与所述第四PI调节结果的负值进行叠加，获得第四叠加结果并输出给所述第三变相器；

所述第三变相器，连接所述第六叠加器和所述第七叠加器，用于对所述第三叠加结果和所述第四叠加结果进行相位变换，并向所述第八叠加器输出负序变相结果；

所述第八叠加器，连接所述第二变相器、所述第三变相器和调制器，对所述正序变相结果与所述负序变相结果进行叠加，获得所述目标电压值并输出给所述调制器；

所述调制器，连接所述第八叠加器和所述第一三极管和所述第二三极管的基极，用于对第八叠加器输出的目标电压值进行空间矢量脉宽调制，获得所述控制电压信号并输送给所述第一三极管和所述第二三极管的基极。

进一步地，上述网侧PWM整流器还包括：第三三极管、电感、电阻和第二二极管；

所述第三三极管的发射极连接所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点，所述第三三极管的集电极连接所述电感的一端和所述二极管的负极，所述电感的另一端连接所述电阻的一端，所述电阻的另一端连接所述二极管的正极和所述三个桥式电路的第二三极管的发射极连接点；

所述第三三极管的基极连接所述控制器还用于判断所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值是否超过预设阈值，如果是，向所述第三三极管的基极发送截止控制信号，否则，向所述第三三极管的基极发送导通控制信号。

本实用新型提供的一种网侧PWM整流器，通过控制器控制三相半桥式整流器中三极管基极的电压信号，使得该网侧PWM整流器能适用于三相电网电压不平衡的状态。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的网侧PWM整流器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的网侧PWM整流器中三相半桥式整流器11的电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例三的网侧PWM整流器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例四的网侧PWM整流器中控制器12的结构示意图；

图5为本实用新型实施例五的网侧PWM整流器中控制器12的第一控制单元121的结构示意图；

图6为本实用新型实施例六的网侧PWM整流器中控制器12的第二控制单元122的结构示意图；

图7为本实用新型实施例七的网侧PWM整流器中控制器12的第三控制单元123的结构示意图；

图8为本实用新型实施例八的网侧PWM整流器中控制器12的结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型实施例一的网侧PWM整流器的结构示意图。如图1所示，网侧PWM整流器包括三相半桥式整流器11和控制器12，其中三相半桥式整流器11包括三个桥式电路，每个桥式电路包括一个第一三极管和一个第二三极管，第一三极管的发射极连接第二三极管的集电极并连接三相电网中的一相，三个桥式电路的第一三极管的集电极互相连接，三个桥式电路的第二三极管的发射极互相连接，每个第一三级管和第二三极管的发射极与集电极之间连接一个第一二极管；控制器12的输入端连接三相电网，并连接三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点和三个桥式电路的第二三极管的发射极连接点，输出端连接第一三极管和第二三极管的基极，根据三相电网的三相电压采样值、三相电网的三相电流采样值、三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值和预设的电压值，进行正负序旋转坐标调节，获得控制电压信号并输送给第一三极管和第二三极管的基极。

采用本实施例的技术方案，可以通过控制器12控制三相半桥式整流器11中三极管基极的电压信号，使得该网侧PWM整流器能适用于三相电网电压不平衡的状态。

图2为本实用新型实施例二的网侧PWM整流器中三相半桥式整流器11的电路结构示意图。如图2所示，三相半桥式整流器11中的每个桥式电路均由两个绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，以下简称：IGBT）构成上下半桥，如图中T1-T6所示，且每个IGBT分别连接了一个反并联二极管，三相桥经过交流侧电感Lg与电网相连，其中，三相电网电压分别表示为Ua、Ub和Uc。本实施例中，IGBT选取额定电压1700V，额定电流200A的晶体管元件。二极管选取反向耐压3000V，最大电流2000A的二极管元件。电感Lg选取L为0.45mH的电感元件。电阻Rg选取能承受1MJ功率的电阻元件。此外，三相半桥式整流器的电路还包括包含直流侧电容C的直流环节，该电容C连接于母线的正负端之间，当双馈型风力发电机的额定功率为1.5WM，电网电压为690VAC，频率为50Hz时，直流侧电容C设计为5150uF。此外，图中箭头表示母线电流的流向，R_L表示视为直流负载的机侧PWM整流器。

本实施例中交流侧电感Lg能滤除交流侧PWM整流器的谐波电流，使得网侧PWM整流器具有Boost型PWM AC/DC特性，并且能向电网传输无功功率，隔离电网电动势与网侧PWM整流器交流侧电压，通过对交流侧电压的控制实现网侧PWM整流器的四象限运行。

本实施例中直流侧电容C能稳定直流侧电压，对交流侧与直流侧进行交换的能量进行缓冲，并抑制直流侧谐波电压。

图3为本实用新型实施例三的网侧PWM整流器的结构示意图。如图3所示，网侧PWM整流器包括三相半桥式整流器11、控制器12以及直流侧保护电路，该直流侧保护电路包括第三三极管、电感、电阻和第二二极管，其中第三三极管的发射极连接三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点，第三三极管的集电极连接电感的一端和二极管的负极，电感的另一端连接电阻的一端，电阻的另一端连接二极管的正极和三个桥式电路的第二三极管的发射极连接点。如图3所示，控制器12的输入端连接三相电网，并连接三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点和三个桥式电路的第二三极管的发射极连接点，输出端连接第一三极管、第二三极管的基极，根据三相电网的三相电压采样值、三相电网的三相电流采样值、三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值和预设的电压值，进行正负序旋转坐标调节，获得控制电压信号A并输送给第一三极管和第二三极管的基极，，该控制电压信号A包括分别对应于该第一三极管和第二三极管的六个电压信号A1-A6，以便在每个控制周期内给每个三极管一次开关信号，例如若控制电压信号A1为高电平则T1为开通状态，A1为低电平则T1为关断状态，其他类同，进而控制三极管的工作状态。此外，控制器的另一输出端还连接第三三极管的基极，根据三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值与预设阈值比较，获得控制信号B并输送给第三三极管的基极，以便在某一控制周期内，若采样值大于阈值，则控制信号B为高电平，该直流侧保护电路工作，若采样值小于阈值，则控制信号B为低电平，该直流侧保护电路不工作，进而达到在每个控制周期内根据控制信号B控制该直流侧保护电路的工作状态的目的。本实施例中，直流侧保护电路电感为0.2mH，二极管耐压1200V，电阻选择阻值为0.25欧姆的功率电阻，预设阈值设定为1100V。

采用本实施例的技术方案，控制器12采样三相电网电压值、三相电网电流值以及直流侧电压值经处理后输出控制电压信号A并输送给三相半桥式整流器11中三极管的基极，使得在每个控制周期内都对电网正序、负序电压进行计算，针对使用陷波器把正序电压和负序电压进行提取，清除正负序双方相互的影响，并对负序电压进行补偿，最后计算IGBT载波频率输出至硬件控制器的IGBT基级，控制网侧控制器进行控制动作，稳定母线电压，以便网侧PWM整流器在控制器的作用下能适用于三相电网电压不平衡的状态；同时，控制器12输出的控制信号B输送给第三三极管，能够在电网电压不平衡时及时消耗掉母线内多余的能量，降低母线电压，保持直流侧电压稳定。

图4为本实用新型实施例四的网侧PWM整流器中控制器12的结构示意图。控制器12包括第一控制单元121、第二控制单元122和第三控制单元123。

第一控制单元121，用于接收三相电网的三相电压采样值和三相电网的三相电流采样值并根据其进行正负序旋转坐标调节，获得正序反馈电流值、负序反馈电流值、正序反馈电压值和负序反馈电压值；

第二控制单元122，用于接收三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值并根据其与预设的电压值进行正负序旋转坐标调节，获得正序给定电流值和负序给定电流值；

第三控制单元123，连接第一控制单元121和第二控制单元122，用于根据正序反馈电流值、负序反馈电流值、正序给定电流值、负序给定电流值、正序反馈电压值和负序反馈电压值进行比例积分PI调节和叠加，获得目标电压值，对目标电压值进行脉冲宽度调制PWM，获得控制电压信号。

采用本实施例的技术方案，第一控制单元121采样三相电网的电压值和电流值并经处理后获得正负序反馈电流值和正负序反馈电压值，第二控制单元122采样直流侧母线电压值并经处理后获得正负序给定电流值，第三控制单元123将第一控制单元121和第二控制单元122的获得值经处理后获得控制电压信号A，借此控制该三极管的工作状态。本实施例的技术方案，在不添加外部硬件的基础上，在每个控制周期内都对电网正序、负序电压进行计算，针对使用陷波器把正序电压和负序电压进行提取，清除正负序双方相互的影响，并对负序电压进行补偿，最后计算IGBT载波频率输出至硬件控制器的IGBT基级，控制网侧控制器进行控制动作，稳定母线电压，使得网侧PWM整流器在控制器的作用下能适用于三相电网电压不平衡的状态。

图5为本实用新型实施例五的网侧PWM整流器中控制器12的第一控制单元121的结构示意图。如图5所示，第一控制单元121包括坐标系变换器1211、第一变相器1212和第一陷波器1213。

坐标系变换器1211，用于接收三相电网的三相电压采样值和三相电网的三相电流采样值并对其分别进行坐标系变换，并向第一变相器1212输出坐标系变换结果；

第一变相器1212，连接坐标系变换器1211和第一陷波器1213，用于对坐标系变换器1211输出的坐标系变换结果进行相位变换，并向第一陷波器1213输出变相结果；

第一陷波器1213，连接第一变相器1212，用于对第一变相器1212输出的变相结果进行滤波操作，获得正序反馈电流值、负序反馈电流值、正序反馈电压值和负序反馈电压值。

图6为本实用新型实施例六的网侧PWM整流器中控制器12的第二控制单元122的结构示意图。如图6所示，第二控制单元122包括第一叠加器1221、第一PI调节器1222和第二陷波器1223。

第一叠加器1221，用于接收三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值，对预设的电压值与电压采样值的负值进行叠加运算并向第一PI调节器1222输出叠加结果；

第一PI调节器1222，连接第一叠加器1221和第二陷波器1223，用于对第一叠加器1221输出的叠加结果进行PI调节，并向第二陷波器1223输出PI调节结果；

第二陷波器1223，连接第一PI调节器1222，用于对第一PI调节器1222输出的PI调节结果进行滤波操作，获得正序给定电流值和负序给定电流值。

图7为本实用新型实施例七的网侧PWM整流器中控制器12的第三控制单元123的结构示意图。如图7所示，第三控制单元123包括第二叠加器1231、第二PI调节器1232、第三叠加器1233、第四叠加器1234、第二变相器1235、第五叠加器1241、第三PI调节器1242、第六叠加器1243、第七叠加器1244、第三变相器1245、第八叠加器1236和调制器1237。

第二叠加器1231，用于接收正序给定电流值和正序反馈电流值，对正序给定电流值与正序反馈电流值的负值进行叠加，并向第二PI调节器1232输出正序叠加结果；

第二PI调节器1232，连接第二叠加器1231、第三叠加器1233和第四叠加器1234，用于对第二叠加器1231输出的正序叠加结果进行PI调节，获得第一PI调节结果并输出给第三叠加器1233，并获得第二PI调节结果并输出给第四叠加器1234；

第三叠加器1233连接第二PI调节器1232和第二变相器1235，用于对解耦量与第一PI调节结果的负值进行叠加，获得第一叠加结果并输出给第二变相器1235；

第四叠加器1234连接第二PI调节器1232和第二变相器1235，用于对解耦量与第二PI调节结果的负值进行叠加，获得第二叠加结果并输出给第二变相器1235；

第二变相器1235，连接第三叠加器1233和第四叠加器1234，用于对第一叠加结果和第二叠加结果进行相位变换，并向第八叠加器1236输出正序变相结果；

第五叠加器1241，用于接收负序给定电流值和负序反馈电流值，对负序给定电流值与负序反馈电流值的负值进行叠加，并向第三PI调节器1242输出负序叠加结果；

第三PI调节器1242，连接第五叠加器1241、第六叠加器1243和第七叠加器1244，用于对第五叠加器1241输出的负序叠加结果进行PI调节，获得第三PI调节结果并输出给第六叠加器1243，并获得第四PI调节结果并输出给第七叠加器1244；

第六叠加器1243连接第三PI调节器1242和第三变相器1245，用于对解耦量与第三PI调节结果的负值进行叠加，获得第三叠加结果并输出给第三变相器1245；

第七叠加器1244连接第三PI调节器1242和第三变相器1245，用于对解耦量与第四PI调节结果的负值进行叠加，获得第四叠加结果并输出给第三变相器1245；

第三变相器1245，连接第六叠加器1243和第七叠加器1244，用于对第三叠加结果和第四叠加结果进行相位变换，并向第八叠加器1236输出负序变相结果；

第八叠加器1236，连接第二变相器1235、第三变相器1245和调制器1237，对正序变相结果与负序变相结果进行叠加，获得目标电压值并输出给调制器1237；

调制器1237，连接第八叠加器1236和第一三极管和第二三极管的基极，用于对第八叠加器1236输出的目标电压值进行空间矢量脉宽调制（SpaceVector Pulse Width Modulation；以下简称：SVPWM），获得分别对应于六个IGBT的控制电压信号A1-A6并分别输送给第一三极管和第二三极管的基极。

此外，图7所示第三控制单元123中第二叠加器1231连接上述图5所示第一控制单元121中第一陷波器1213以及图6所示第二控制单元122中第二陷波器1223，用于对第一陷波器1213获得的正序反馈电流值、正序反馈电压值，第二陷波器1223获得的正序给定电流值进行运算；图7所示第三控制单元123中第五叠加器1241连接上述图5所示第一控制单元121中第一陷波器1213以及图6所示第二控制单元122中第二陷波器1223，用于对第一陷波器1213获得的负序反馈电流值、负序反馈电压值，第二陷波器1223获得的负序给定电流值进行运算。

图8为本实用新型实施例八的网侧PWM整流器中控制器12的结构示意图；。如图8所示，图中u_gabc表示电网电压值在三相静止坐标系（a，b，c）中的三相电压值的统称，其分别为u_ga、u_gb和u_gc，i_gabc表示电网电流值在三相静止坐标系（a，b，c）中的三相电流值的统称，其分别为i_ga，i_gb和i_gc，u_gαβ表示三相电压值变换为二相静止坐标系（α，β）中的二相电压值的统称，其分别为u_gα和u_gβ，i_gαβ表示三相电流值变换为二相静止坐标系（α，β）中的二相电流值的统称，其分别为i_gα和i_gβ，上述从三相静止坐标系到二相静止坐标系的变换过程称为Clark变换，i_gdq表示静止坐标系（α，β）中的二相电流值变换到旋转坐标系（d，q）中的电流值的统称，其分别为i_gd和i_gq，上述从静止坐标系到旋转坐标系的变换过程称为Park变换，因而

表示旋转坐标系（d，q）中的正序反馈电流值的统称，

表示旋转坐标系（d，q）中的负序反馈电流值的统称，

分别表示旋转坐标系（d，q）中的正序反馈电压值和负序反馈电压值，u_dc表示直流侧母线电压值，

表示预设电压值，

表示旋转坐标系（d，q）中的正序给定电流值，表示旋转坐标系（d，q）中的负序给定电流值，

表示PWM整流器初始正负序电压值，

表示解耦量，其中R_g、L_g分别为网侧滤波器的总阻抗与总电感值，ω₁为锁相环输出的电网电压旋转角速度。

为正负序电流反馈量，

为进行前馈补偿的电阻压降，为正、负序电网电压扰动项，

表示PWM整流器初始正负序电压值加入各自对应的解耦量后获得的最终PWM整流器电压给定值。

具体地，本实用新型的网侧PWM整流器中控制器12的输入端连接三相电网，进而采样该电网的三相电压值u_gabc和三相电流值i_gabc，此外，控制器12的输入端还连接三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点和三个桥式电路的第二三极管的发射极连接点，进而采样该电网主流侧母线电压值u_dc。一方面，控制器12采样的电网三相电压值u_gabc和三相电流值i_gabc通过锁相环（Phase-Locked Loop；以下简称：PLL）获得ω₁和θ₁，其中PLL为现有器件，可通过仿真系统模型进而获得PLL的工作参数，然后通过参数调整实现电网信息的锁定，例如对电压值进行矢量变换后无功电压值小于某一设定值，即认为实现了锁相，锁相后PLL根据该工作参数以及采样的电网三相电压值和三相电流值获得该锁相状态下的ω₁和θ₁值，同时，三相电压值u_gabc和三相电流值i_gabc进行克拉克（Clark）变换后转换成两相静止坐标系下的电压值u_gαβ电流值i_gαβ，即通过3/2变换器将三相电压电流值变换为二相电压值u_gαβ和二相电流值i_gαβ，该二相电压电流值再次经过派克（Park）变换后变换为两相旋转坐标系下的电压值u_gdq和电流值i_gdq，即通过e^-jθ1和e^jθ1变相器将二相电压电流值变换为二相正负序电压电流值，上述运算时的一个重要参数为e^-jθ1和e^jθ1，若选择参数e^-jθ1则得到正序电压值

和正序电流值相对的，若选择参数e^jθ1则得到负序的电压值

和负序电流值

经过变相器之后的正负序电压电流值分别通过滤除正序电压电流值内的负序干扰的陷波器和滤除负序电压电流值内的正序干扰的陷波器进行滤波，获得正负序反馈电流

和正负序反馈电压

本实施例中的陷波器即为无限冲击响应数字滤波器，非常适合于欲消除特定频率的窄带干扰而又不对其他频率产生衰减的场合。该陷波器能够滤除负序分量在正序坐标系中产生的二倍电网频率的交流量以及正序分量在负序坐标系中产生的二倍电网频率的交流量，得到正、负序坐标系内的直流基频（电网频率）量。本实施例中，由于对于滤除正序电压电流值内的负序干扰而言，被保护的频率是电网频率50Hz，滤除的频率是反转50Hz，即相对于该频率的反向100Hz的干扰；对于滤除负序电压电流值内正序干扰而言，被保护的频率是与电网矢量旋转速度反向的50Hz，滤除的是正转50Hz，即相对于该频率的正转100Hz的干扰，因此选择一款能够实现上述目的的滤波器即可。

另一方面，控制器12采样的直流侧母线电压值u_dc与预设电压

的负值经过叠加器进行叠加运算获得一叠加值，其中，预设电压

由主控系统给定，在外部由控制系统计算完成后，经过通讯系统传递给网侧变频器。然后该叠加值通过PI调节器进行跟踪控制，产生有功电流给定值

其中该PI调节器为现有器件，可通过仿真系统模型进而获得该PI调节器的工作参数，然后，该电压叠加值通过该给定工作参数的PI调节器后获得的有功电流给定值

获得的有功电流给定值

和系统无功电流i_gd经过陷波器后得到正序给定电流值

和负序给定电流值

其中，该系统无功电流i_gd通过电流的矢量变换可以得到，陷波器的选取与上述陷波器选取方式相同。

然后控制器12以上述正负序电流给定值为跟踪目标对正负序分量同时进行独立调节，二者无耦合。对于正序分量，正序电流给定值

和正序电流反馈值

的负值经叠加器进行叠加后经PI调节器输出PWM整流器的初始正序电压值

和其中该PI调节器为现有器件，可通过仿真系统模型进而获得该PI调节器的工作参数，然后，该正序电流叠加值通过该给定工作参数的PI调节器后获得初始正序电压值，然后，初始正序电压值

的负值与其对应的解耦量

进行叠加运算获得最终PWM整流器电压给定值初始正序电压值

的负值与其对应的解耦量

进行叠加运算获得最终PWM整流器电压给定值

同时，对于负序分量，负序电流给定值

和负序电流反馈值

的负值经叠加器进行叠加后经PI调节器输出PWM整流器的初始负序电压值

和

其中该PI调节器为现有器件，可通过仿真系统模型进而获得该PI调节器的工作参数，然后，该负序电流叠加值通过该给定工作参数的PI调节器后获得初始负序电压值，然后，初始负序电压值

的负值与其对应的解耦量

进行叠加运算获得最终PWM整流器电压给定值

初始负序电压值的负值与其对应的解耦量

进行叠加运算获得最终PWM整流器电压给定值

最后，上述电压给定值和

经e^jθ1变相器后的值与上述电压给定值

和

经e^-jθ1变相器后值进行叠加运算，获得目标电压值。

最后控制器12输出的目标电压值经过SVPWM调制处理，获得分别对应于六个IGBT的控制电压信号A1-A6，该控制电压信号输送至三相半桥式整流器中六个IGBT的基极，IGBT根据控制信号进行开通与关断动作，例如当控制信号A1为高电平时T1开通，A1为低电平时T1关断，其他IGBT类同。

采用本实施例的技术方案，通过控制器中的控制算法，去除电网电压不平衡时电网对PWM整流器的影响，通过陷波器的使用，消除电网电压包含负序分量时双馈风力发电机向电网产生的二倍频负序电流分量，同时滤除负序电压产生的谐波分量对PWM整流器的冲击，实现电网电压不平衡时对整流器电力电子器件的保护，并且使用陷波器解决电网电压不平衡时正、负序电压难以同时控制的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种网侧PWM整流器，其特征在于，包括：三相半桥式整流器和控制器； 

所述三相半桥式整流器包括三个桥式电路，每个所述桥式电路包括一个第一三极管和一个第二三极管，所述第一三极管的发射极连接所述第二三极管的集电极并连接三相电网中的一相，所述三个桥式电路的第一三极管的集电极互相连接，所述三个桥式电路的第二三极管的发射极互相连接，每个所述第一三级管和所述第二三极管的发射极与集电极之间连接一个第一二极管； 

所述控制器的输入端连接所述三相电网，并连接所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点和所述三个桥式电路的第二三极管的发射极连接点，输出端连接所述第一三极管和所述第二三极管的基极，根据所述三相电网的三相电压采样值、所述三相电网的三相电流采样值、所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值和预设的电压值，进行正负序旋转坐标调节，获得控制电压信号并输送给所述第一三极管和所述第二三极管的基极。 

2.根据权利要求1所述的网侧PWM整流器，其特征在于，所述控制器包括： 

第一控制单元，用于接收所述三相电网的三相电压采样值和所述三相电网的三相电流采样值并根据其进行正负序旋转坐标调节，获得正序反馈电流值、负序反馈电流值、正序反馈电压值和负序反馈电压值； 

第二控制单元，用于接收所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值并根据其与预设的电压值进行正负序分量调节，获得正序给定电流值和负序给定电流值； 

第三控制单元，连接所述第一控制单元和所述第二控制单元，用于根据所述正序反馈电流值、所述负序反馈电流值、正序给定电流值、负序给定电流值、正序反馈电压值和负序反馈电压值进行比例积分PI调节和叠加，获得目标电压值，对所述目标电压值进行空间矢量脉宽调制，获得所述控制电压信号。 

3.根据权利要求2所述的网侧PWM整流器，其特征在于，所述第一控制 单元包括： 

坐标系变换器，用于接收所述三相电网的三相电压采样值和所述三相电网的三相电流采样值并对其分别进行坐标系变换，并向第一变相器输出坐标系变换结果； 

所述第一变相器，连接所述坐标系变换器和第一陷波器，用于对所述坐标系变换器输出的坐标系变换结果进行相位变换，并向所述第一陷波器输出变相结果； 

所述第一陷波器，连接所述第一变相器，用于对所述第一变相器输出的变相结果进行滤波操作，获得所述正序反馈电流值、负序反馈电流值、正序反馈电压值和负序反馈电压值。 

4.根据权利要求3所述的网侧PWM整流器，其特征在于，所述第二控制单元包括： 

第一叠加器，用于接收所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值，对预设的电压值与所述电压采样值的负值进行叠加运算并向第一PI调节器输出叠加结果； 

所述第一PI调节器，连接所述第一叠加器和第二陷波器，用于对所述第一叠加器输出的叠加结果进行PI调节，并向所述第二陷波器输出PI调节结果； 

所述第二陷波器，连接所述第一PI调节器，用于对所述第一PI调节器输出的PI调节结果进行滤波操作，获得所述正序给定电流值和负序给定电流值。 

5.根据权利要求4所述的网侧PWM整流器，其特征在于，所述第三控制单元包括： 

第二叠加器，用于接收所述正序给定电流值和所述正序反馈电流值，对所述正序给定电流值与所述正序反馈电流值的负值进行叠加，并向第二PI调节器输出正序叠加结果； 

第二PI调节器，连接所述第二叠加器、第三叠加器和第四叠加器，用于对所述第二叠加器输出的正序叠加结果进行PI调节，获得第一PI调节结果并输出给所述第三叠加器，并获得第二PI调节结果并输出给所述第四叠加器； 

所述第三叠加器连接第二PI调节器和第二变相器，用于对解耦量与所述第一PI调节结果的负值进行叠加，获得第一叠加结果并输出给所述第二变相器； 

所述第四叠加器连接第二PI调节器和所述第二变相器，用于对解耦量与所述第二PI调节结果的负值进行叠加，获得第二叠加结果并输出给所述第二变相器； 

所述第二变相器，连接所述第三叠加器和所述第四叠加器，用于对所述第一叠加结果和所述第二叠加结果进行相位变换，并向第八叠加器输出正序变相结果； 

第五叠加器，用于接收所述负序给定电流值和所述负序反馈电流值，对所述负序给定电流值与所述负序反馈电流值的负值进行叠加，并向第三PI调节器输出负序叠加结果； 

第三PI调节器，连接所述第五叠加器、第六叠加器和第七叠加器，用于对所述第五叠加器输出的负序叠加结果进行PI调节，获得第三PI调节结果并输出给所述第六叠加器，并获得第四PI调节结果并输出给所述第七叠加器； 

所述第六叠加器连接第三PI调节器和第三变相器，用于对解耦量与所述第三PI调节结果的负值进行叠加，获得第三叠加结果并输出给所述第三变相器； 

所述第七叠加器连接第三PI调节器和所述第三变相器，用于对解耦量与所述第四PI调节结果的负值进行叠加，获得第四叠加结果并输出给所述第三变相器； 

所述第三变相器，连接所述第六叠加器和所述第七叠加器，用于对所述第三叠加结果和所述第四叠加结果进行相位变换，并向所述第八叠加器输出负序变相结果； 

所述第八叠加器，连接所述第二变相器、所述第三变相器和调制器，对所述正序变相结果与所述负序变相结果进行叠加，获得所述目标电压值并输出给所述调制器； 

所述调制器，连接所述第八叠加器和所述第一三极管和所述第二三极管的基极，用于对第八叠加器输出的目标电压值进行空间矢量脉宽调制，获得 所述控制电压信号并输送给所述第一三极管和所述第二三极管的基极。 

6.根据权利要求1-5中任一项所述的网侧PWM整流器，其特征在于，还包括：第三三极管、电感、电阻和第二二极管； 

所述第三三极管的发射极连接所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点，所述第三三极管的集电极连接所述电感的一端和所述二极管的负极，所述电感的另一端连接所述电阻的一端，所述电阻的另一端连接所述二极管的正极和所述三个桥式电路的第二三极管的发射极连接点； 

所述第三三极管的基极连接所述控制器还用于判断所述三个桥式电路的第一三极管的集电极连接点与第二三极管的发射极连接点之间的电压采样值是否超过预设阈值，如果是，向所述第三三极管的基极发送截止控制信号，否则，向所述第三三极管的基极发送导通控制信号。 

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