[发明专利]具备主动补偿能力的PWM整流器及其控制方法

权利要求书

1.一种具备主动补偿能力的PWM整流器的控制方法，所述PWM整流器包括PWM整流器主电路和PWM整流器控制器，所述PWM整流器主电路的交流输入侧耦合有输入电流传感器和输入滤波器，直流输出侧耦合有输出电压传感器、输出电流传感器和直流侧滤波电容，电网公共点与PWM整流控制器之间耦合有电网电压传感器和电网电流传感器，其特征在于，所述控制方法包括如下：

1)判断所述PWM整流器的直流侧是否接入有负载；

2)如果没有接入负载，所述PWM整流器进入直流侧闲置模式，PWM整流器直流侧有功控制采用给定直流电压与直流电压反馈值u_dc比较，并计算出有功功率控制量；在直流侧闲置模式下，PWM整流器以直流侧电压为控制目标，根据电网公共接入点需求设定输出无功目标值Q^*、谐波电流d轴目标值和谐波电流q轴目标值进行无功补偿、谐波抑制、或者同时无功补偿和谐波抑制；

3)如果所述PWM整流器直流侧接入有负载，PWM整流器以给定有功功率为控制目标，在以给定有功功率为控制目标下，判断直流侧电压；如果直流侧电压不符合要求范围，PWM整流器只进行有功功率控制，不进行谐波抑制和无功补偿；如果直流侧电压能符合要求范围，PWM整流器以有功功率为控制目标，并判断电网是否需要有功功率支撑；其中的有功功率控制方法包括：

3.1)通过输出电压传感器和输出电流传感器分别测得PWM整流器直流侧的输出电压和输出电流，并计算出直流侧有功功率，将直流侧有功功率与给定有功功率值比较，经过PI调节器得出电流内环参考值

3.2)通过电网电压传感器测得电网电压，锁相后得到锁相信号ωt，再通过输入电流传感器测得交流侧电流，采用d-q分解法计算出交流侧电流有功分量i_d和无功分量i_q ; 瞬时电压d-q分解法的公式如下所示：

3.3)电流内环参考值与交流侧电流有功分量i_d进行比较，经过PI调解器后得到PWM调制参考信号，然后将PWM调制参考信号作为控制信号对吸收电网的有功功率进行双闭环控制；

4)如果所述PWM整流器直流侧接入有负载，PWM整流器以给定有功功率为控制目标下，且直流侧电压能符合要求范围，如果不需要有功功率支撑，PWM整流器进入能量吸收模式，吸收电网有功并向直流侧提供能量，并根据电网公共接入点需求，同时进行无功补偿、谐波补偿、或者同时无功补偿和谐波抑制；其中，

4.1)无功补偿的控制方法为：将无功功率参考值Q^*设置为电网需要补偿的数值，并采用d-q分解法求得电网实时无功功率Q_s，无功功率参考值Q^*与电网实时无功功率Q_s作比较，得出差值后经过PI调节器得出无功功率给定值再将该给定值与PWM整流器交流侧电流i_q比较，又经过PI调节器后得出PWM调制所需的参考信号u_q；

4.2)谐波补偿的控制方法为：在上述无功补偿基础上将电网公共点的谐波含量加入电流环中，并将无功功率参考值Q^*设置为零；

4.3)同时无功补偿和谐波抑制的控制方法为：在上述无功补偿基础上将电网公共点的谐波含量加入电流环中；

5)如果所述PWM整流器直流侧接入有负载，PWM整流器以给定有功功率为控制目标下，且直流侧电压能符合要求范围，如果需要有功功率支撑，PWM整流器将原来的有功给定的方向改变符号，PWM整流器工作在能量回馈模式，往电网输出能量，并根据电网公共接入点需求，同时进行无功补偿、谐波补偿、或者同时无功补偿和谐波抑制。

2.根据权利要求1所述的具备主动补偿能力的PWM整流器的控制方法，其特征在于：所述PWM整流器主电路的交流输入侧还耦合有交流变压器，用于使所述PWM整流器能接入更高电压等级的电网。

3.根据权利要求1所述的具备主动补偿能力的PWM整流器的控制方法，其特征在于：所述PWM整流器主电路的直流输出侧还耦合有输出滤波电感，用于降低输出电流波纹。

4.根据权利要求1所述的具备主动补偿能力的PWM整流器的控制方法，其特征在于：所述输入滤波器为LCL型滤波器或LC型滤波器。