电网不平衡下基于SVM三相整流器直接功率控制

摘要：电网电压不平衡故障时，会引起中间直流电压明显振荡，对整个系统安全稳定运行造成很大威胁。通过分析电网不平衡下的功率传输特性，添加功率补偿项对系统进行补偿控制，从而稳定有功功率和中间直流电压。采用T／4延时法只提取正负序分量，进而达到控制目标的要求。理论推导和实验结果证明了该控制策略的正确性和有效性。
关键词：整流器；直接功率控制；电网不平衡

1 引言
在理想电网电压条件下的整流器控制技术已日趋成熟，然而在电网不平衡条件下，国内外大部分学者将目光投向基于电压定向或虚拟磁链定向的电流控制。文献根据各自侧重点的不同，提出了相应的控制策略。
同样，不平衡电压下的直接功率控制(DPC)以其结构简单、动态响应迅速等优势也得到一定关注。由于传统DPC采用滞环控制，在理想情况下，反馈能够在全频带范围内无差跟踪指令信号。但其存在开关频率不恒定的缺点，当采用空间矢量调制(SVM)算法来代替传统的开关表时，此缺点能够得到有效克服，将矢量控制与传统DPC相结合，得到基于SVM的DPC(DPC-SVM)。DPC-SVM控制器为传统PI调节器，只能对直流信号进行无差调节，而无法实现对交流信号的无差跟踪。因此若将DPC在不平衡电压下的控制策略应用于DPC-SVM时，就不再适用。
针对此问题，通过研究在不平衡电压下的功率传输特性，将能实现对指定频率交流信号无差调节的谐振控制器引入DPC-SVM系统，采用一种新的不平衡电压下的DPC-SVM策略。

2 电网不平衡下功率传输特性
电网不平衡下，任意一个空间矢量可以表示为负序分量口u-和正序分量u+之和，即：u=u++u-。u-和u+分别以-ω1和ω1速度旋转，如图1所示。此处采用T／4延时法来提取u-和u+。

在α，β坐标系下，电压和电流可表示为：

式中：P0，Q0为功率稳态分量；P1，Q1为负序电流产生的功率2倍波动成分；P2，Q2为正序电流产生的功率2倍波动成分。
直流母线电压波动的幅值与电网电压的不平衡度成正比。在工业应用中，当直流母线电压超过一定范围时，必然会影响机侧变流器的稳定运行，甚至造成飞车事故。虽然加大直流母线上电解电容可抑制一定的直流母线电压波动，但加大电容必然大大增加系统成本。因此，在电网发生不平衡故障时，在控制策略上采取措施有效地抑制变流器直流母线电压的波动具有非常现实的意义。