[發明專利]不對稱電壓下并網變流器的電壓波動量反饋控制方法

有效

• 申請號: 201010218689.7
• 申請日: 2010-07-02
• 公開（公告）號: CN101895128A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 趙紫龍;吳維寧;王偉;石磊
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M1/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種反饋控制方法，尤其是涉及一種不對稱電壓下并網變流器的電壓波動量反饋控制方法。

背景技術

近年來，隨著電力電子器件的快速發展，其應用場合逐漸增多，應用范圍逐步擴大，特別是基于電力電子開關的變流器得到了廣泛應用。在電機控制、能量轉換等場合，變流器的應用使得控制更加方便靈活。但是并網變流器的傳統控制方式是以三相對稱的電網電壓為前提的，其對電壓的變化較為敏感，導致其不能適應電網電壓不對稱的運行工況。而在長線路輸電或者電網發生不對稱故障等情況下，電壓不對稱的現象時有發生。為了保證并網變流器在這些特殊情況下仍能正常工作，人們開始關注電網電壓不對情況下并網變流器的控制方法。

并網變流器通常采用雙閉環控制，即以直流電壓閉環為外環、交流電流閉環為內環。當電網不對稱時，電壓中包含了負序分量，導致電網側的有功功率產生2倍于工頻的波動，有功功率波動在變流器直流側表現為直流電壓的波動。這一波動一方面威脅到變流器的穩定運行；另一方面對直流側電容形成反復充放電的過程，縮短電容使用壽命。增強電壓閉環的效果可以在一定程度上抑制波動，但會減小系統的穩定裕度，同時造成電流的畸變。針對這種情況，國內外的一些學者提出了雙電流控制^[1]，雙矢量電流控制^[2]，內模控制^[3]等電壓不對稱情況下變流器控制方法。但它們都需要對電壓和電流的正負序分量進行實施分解，同時控制過程實現復雜，計算量大，對實時系統來說是一個潛在的威脅。

[1]Hong-seok?Song，Kwanghee?Nam.Dual?Current?Control?Scheme?for?PWMConverter?Under?Unbalanced?Input?Voltage?Conditions.IEEE?Transactions?on?Industrial?Electronics，Vol.46，No.5，October?1999：953-959

[2]Magueed?F?A，Sannino?A，Svensson?J.Transient?Performance?of?voltage?source?converter?under?unbalanced?voltage?dips.35^th?IEEE?Annual?Power?Electronics?Specialists?Conference(PESC?04).Aachen，Germany.2004(2)：1163-1168.

[3]張興，季建強，張崇巍，等.基于內模控制的三相電壓型PWM整流器不平衡控制策略研究.中國電機工程學報.2005.25(13)：51-56.

發明內容

發明目的

本發明目的是提供一種較為簡單的并網變流器的控制方法，在電網電壓不對稱情況下保證電網側有功功率穩定和直流側電壓穩定。

技術方案

為了實現上述發明目的，本發明以電壓外環、電流內環為控制基礎，通過提取電網電壓中負序分量并對其作簡單處理后反饋到電流給定中，使得有功功率穩定，從而實現變流器直流側電壓的穩定。

本發明采用如下技術方案，具體步驟包括：

1)采用霍爾元件檢測直流電壓u_dc，采用電壓互感器PT(Potential?Transformer)檢測電網電壓，并將電網電壓變換到正序同步旋轉坐標系(d-q坐標系)下，得到d軸分量u_d和q軸分量u_q；

2)將直流電壓閉環的輸出乘以系數分別作為電流d軸給定值和q軸給定值中的第一個分量；

3)分別提取電壓d軸分量和q軸分量中的二倍工頻波動量和，乘以電壓到電流的轉換系數后作為電流d軸給定值和q軸給定值中的第二個分量；

4)電流d軸給定值和q軸給定值由前述兩個分量相加得到，檢測實際電流i_d和i_q形成電流閉環；

5)通過脈寬調制PWM(Pulse-width?Modulation)控制變流器工作。

實現本發明的進一步技術方案可以是：

上述步驟2)中，d軸電流給定值的第一個分量為電壓閉環輸出；q軸電流給定值的第一個分量為電壓閉環輸出乘以系數u_d+/u_q+，該系數為正序電壓d軸分量u_d+與q軸分量u_q+的比值。

實現本發明的進一步技術方案可以是：