電網(wǎng)不平衡下基于SVM三相整流器直接功率控制

摘要：電網(wǎng)電壓不平衡故障時(shí)，會(huì )引起中間直流電壓明顯振蕩，對整個(gè)系統安全穩定運行造成很大威脅。通過(guò)分析電網(wǎng)不平衡下的功率傳輸特性，添加功率補償項對系統進(jìn)行補償控制，從而穩定有功功率和中間直流電壓。采用T／4延時(shí)法只提取正負序分量，進(jìn)而達到控制目標的要求。理論推導和實(shí)驗結果證明了該控制策略的正確性和有效性。
關(guān)鍵詞：整流器；直接功率控制；電網(wǎng)不平衡

1 引言
在理想電網(wǎng)電壓條件下的整流器控制技術(shù)已日趨成熟，然而在電網(wǎng)不平衡條件下，國內外大部分學(xué)者將目光投向基于電壓定向或虛擬磁鏈定向的電流控制。文獻根據各自側重點(diǎn)的不同，提出了相應的控制策略。
同樣，不平衡電壓下的直接功率控制(DPC)以其結構簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應迅速等優(yōu)勢也得到一定關(guān)注。由于傳統DPC采用滯環(huán)控制，在理想情況下，反饋能夠在全頻帶范圍內無(wú)差跟蹤指令信號。但其存在開(kāi)關(guān)頻率不恒定的缺點(diǎn)，當采用空間矢量調制(SVM)算法來(lái)代替傳統的開(kāi)關(guān)表時(shí)，此缺點(diǎn)能夠得到有效克服，將矢量控制與傳統DPC相結合，得到基于SVM的DPC(DPC-SVM)。DPC-SVM控制器為傳統PI調節器，只能對直流信號進(jìn)行無(wú)差調節，而無(wú)法實(shí)現對交流信號的無(wú)差跟蹤。因此若將DPC在不平衡電壓下的控制策略應用于DPC-SVM時(shí)，就不再適用。
針對此問(wèn)題，通過(guò)研究在不平衡電壓下的功率傳輸特性，將能實(shí)現對指定頻率交流信號無(wú)差調節的諧振控制器引入DPC-SVM系統，采用一種新的不平衡電壓下的DPC-SVM策略。

2 電網(wǎng)不平衡下功率傳輸特性
電網(wǎng)不平衡下，任意一個(gè)空間矢量可以表示為負序分量口u-和正序分量u+之和，即：u=u++u-。u-和u+分別以-ω1和ω1速度旋轉，如圖1所示。此處采用T／4延時(shí)法來(lái)提取u-和u+。

在α，β坐標系下，電壓和電流可表示為：

式中：P0，Q0為功率穩態(tài)分量；P1，Q1為負序電流產(chǎn)生的功率2倍波動(dòng)成分；P2，Q2為正序電流產(chǎn)生的功率2倍波動(dòng)成分。
直流母線(xiàn)電壓波動(dòng)的幅值與電網(wǎng)電壓的不平衡度成正比。在工業(yè)應用中，當直流母線(xiàn)電壓超過(guò)一定范圍時(shí)，必然會(huì )影響機側變流器的穩定運行，甚至造成飛車(chē)事故。雖然加大直流母線(xiàn)上電解電容可抑制一定的直流母線(xiàn)電壓波動(dòng)，但加大電容必然大大增加系統成本。因此，在電網(wǎng)發(fā)生不平衡故障時(shí)，在控制策略上采取措施有效地抑制變流器直流母線(xiàn)電壓的波動(dòng)具有非?，F實(shí)的意義。