[發明專利]一種改進的雙級式變流器直流母線電壓控制方法

有效

• 申請號: 201210072455.5
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102710165A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 王成山;李霞林;郭力
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于分布式發電供能微網系統變流器控制技術領域，具體涉及一種改進的雙級式變流器直流母線電壓控制方法。

背景技術

隨著傳統煤炭、石油等化石燃料的日益消耗，使用清潔或可再生能源的分布式發電技術在供電系統中得到日益廣泛的應用。分布式電源，如光伏發電、風力發電、微型燃氣輪機、鋰電池儲能等輸出均為直流電或高頻交流電，因此為滿足供電需求，DC/DC或DC/AC等變流器通常作為分布式電源接入電網的能量變換接口裝置。由于逆變器正常工作時(在不含升壓變壓器情況下)需要較高的直流電壓，而分布式電源直流電壓一般都較低，為了能獲得更高的直流電壓通常需要串聯更多的單體模塊，這樣會對電源單體模塊管理及系統可靠性帶來不利影響。含直流升壓電路的雙級式功率變流器作為能量變換接口，能在低電壓甚至較大電壓范圍內正常運行，有效提高分布式能源的利用率。

作為雙級式變流器系統關鍵技術，如何抑制直流母線電壓波動，提高其動態響應也是關注和研究的焦點。為了能有效抑制PWM整流器直流母線電壓沖擊，文獻[1、2]提出加入負載電流前饋的控制思想。針對背靠背電機拖動系統，為了能有效抑制瞬態時直流母線大的電壓波動及提高系統動態響應速度，文獻[3]提出同時包含負載和電網電壓信息的前饋控制方法。上述前饋均是基于穩態信息，并未考慮DC/AC側電流環動態響應時間，因此應用其所提穩態前饋方法，系統實際運行中在暫態情況下仍無法完全避免直流母線電壓沖擊。

在實際應用中為保證DC/AC側每相橋臂開關管不發生直通，開通和關斷信號之間還會設置一定死區，導致理想的調制信號與逆變器輸出的實際電壓電壓存在偏差，這就是死區效應。文獻[4]中探討了死區效應產生的原因及補償方法，但是其補償目的是為了消除穩態誤差。DC/AC逆變器死區效應導致電壓誤差矢量與逆變器輸出電流相關，在超級電容器儲能等系統實際應用中，頻繁充放電導致DC/AC側輸出功率方向頻繁發生切換，因此導致電壓誤差矢量發生變化，從而影響電流環的動態性能，嚴重時會惡化系統動態性能，使系統直流母線電壓沖擊和波動增大。

參考文獻

[1]董曉鵬，王兆安.具有快速動態響應的單位功率因數PWM整流器[J].西安交通大學學報，1997，31(11)：77-82.

[2]郎永強，徐殿國，Hadianamreisr.三相電壓型PWM整流器的一種改進前饋控制策略[J].電機與控制學報，2006，10(2)：160-169.

[3]李時杰，李耀華，陳睿.背靠背變流系統中優化控制前饋控制策略的研究[J].中國電機工程學報，2006，26(22)：74-79.

[4]吳茂剛，趙榮祥，湯新舟.空間矢量PWM逆變器死區效應分析與補償方法[J].浙江大學學報，2006，40(3)：470-473.

發明內容

本發明的目的是針對含雙級式變流器的分布式發電供能系統，提供一種有效的直流母線電壓控制方法，通過對常規控制算法進行相應改進，達到完全抑制和消除雙級式變流器系統暫態時直流母線電壓的沖擊和波動的目的。為此，本發明采用如下技術方案。

一種改進的雙級式變流器直流母線電壓控制方法，該方法在直流母線電壓外環和逆變器輸出電流內環雙閉環控制基礎上，加入逆變器死區補償及動態功率前饋兩種輔助控制手段，其中，