整流八--电网不平衡状态下三相PWM整流器的控制策略

电网不平衡状态下三相PWM整流器的控制策略

概述

**当电网电压不平衡时，**网侧负序电压分量将会产生负序电流分量，而该负序电流分量与正序开关函数乘积、以及正序电流分量与负序开关函数乘积都将在 PWM 整流器的直流侧电流中产生二次谐波电流。
这些低次谐波电流不仅造成交流滤波电感及变压器工作温度上升，损耗增加，而且产生的洛伦兹力将引起滤波电感线圈及变压器的机械振动，产生大量噪声等若干问题。
我们有必要在三相电网不平衡时对 PWM 整流器控制策略进行改进，从而消除因三相电网不平衡引起的 PWM 整流器各种不正常运行状态。若要消除电网不平衡时 PWM 整流器交流电流中的负序分量，我们可以控制 PWM 整流器使其在交流侧输出一与负序电网电动势等幅值同相位的负序电压，由于两者相互抵消，因而在交流电感中将不再有负序电压分量，从而达到抑制网侧负序电流的目的。但由于负序电网电动势的存在，其与正序电流的乘积将引起 PWM 整流器直流侧输入功率的二倍频波动，而由 PWM 整流器直流电流瞬时表达式可见，若要消除直流侧输入功率的二倍频波动，则其交流侧必须含有一定的负序电流分量。

控制策略1：网侧电流对称控制策略（抑制PWM整流器交流侧负序电流的控制策略）

若在电网不平衡时采取 PWM 整流器常规控制策略将使得其交流侧产生负序谐波电流，同时在直流侧产生谐波电压，从而影响 PWM 整流器的正常运行，虽然适度增加 PWM 整流器交流侧电感及直流侧电容的取值有利于降低谐波幅值，但若取值过大不仅会导致成本增加，同时影响其动态响应性能。由电压外环及电流内环构成的双闭环控制是 PWM 整流器的常用控制策略，其中电压外环具有稳定直流侧电压且输出电流内环指令信号的作用；而电流内环则具有改善电流波形及电压外环控制效果的作用。
大部分 PWM 整流器控制系统中的电压外环形式基本一致，而电流内环则可分为基于三相静止 abc 坐标系的PWM 整流器控制系统、基于两相静止 αβ 坐标系的 PWM 整流器控制系统和基于  两相同步旋转 dq 坐标系的 PWM 整流器控制系统三大类。由第二章 PWM 整流器数学模型可知，三相 PWM 整流器的控制系统具有非线性以及强耦合，而由于采用两相同步旋转 dq 坐标系可方便地实现 PWM 整流器的交流电流解耦控制，因此，本节将在两相同步旋转 dq 坐标系下深入研究 PWM整流器的网侧电流对称控制策略。

基于两相同步旋转 dq 坐标系的三相 PWM 整流器正、负序分量的模型方程如式(2.33)所示

将其用矩阵形式表达如下：

抑制直流侧电压谐波控制策略

上述的控制策略中主要是针对消除电网交流侧负序电流分量的方法，即使
由于电网负序电动势的存在，三相PWM整流器的电网侧任然存在二次谐波分量，那么直流侧电压也就一定会含有二次谐波分量。

本节将首先介绍预测电流控制思想，然后根据系统不同的要求来预测网侧电流指令，从而实现电网不平衡时抑制直流侧电压谐波的目的。

PWM 整流器交直流侧协调控制策略

分析可知：当电网电压不平衡时，若要抑制三相电压型PWM整流器的直流侧电压谐波分量，则其交流侧电流中将含有大量负序谐波电流；若采取网侧电流对称控制，则PWM整流器的直流侧谐波电压分量就无法得到抑制。因此，实际应用中需要根据直流侧电压和网侧电流电能质量综合考虑。
基于此考虑，本节将利用加权的思想，提出一种PWM整流器交直流侧协调控制策略。

主要参考文献

参考湖南大学天津理工大学论文中控制策略章节