[發明專利]三相并網型逆變器啟動沖擊電流抑制控制策略

有效

• 申請號: 201410047266.1
• 申請日: 2014-02-11
• 公開（公告）號: CN104836429B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 趙國鵬;韓民曉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電力電子設備控制領域，尤其涉及一種在三相并網型逆變器中實現抑制啟動沖擊電流的控制策略。

背景技術

三相電力電子并網型逆變器廣泛應用于發電和用電領域，例如并聯型有源電力濾波器、靜止無功發生器、光伏發電和風力發電等。在三相并網型逆變器的控制策略中，直接電流控制和間接電流控制是電流控制中常用的2種方法。在直接電流控制方法中，包含了2個控制環：一個是電流環，另一個是電壓環。每個控制環都含有PI(比例積分)調節器。在控制系統中，由于系統穩定性的要求電流環的PI調節器參數值不能調節到無窮大。

在并網型逆變器中，由于主電路存在電網電壓，所以在并網型逆變器啟動時必須能提供與電網電壓相同的電壓以避免電流環的啟動沖擊電流的出現，啟動沖擊電流往往會超過逆變器額定電流，使系統保護而停止工作。已有3種方法可以抑制沖擊電流：已有技術[1]，見IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS第53卷第5期出版的“Overview of Control and Grid Synchronization for Distributed Power Generation Systems”，該技術測量電網電壓信號并將其作為前饋信號加入電流環內，產生輸出電壓，抑制啟動沖擊電流；已有技術[2]，見IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS第27卷第11期出版的“Control of power converters in AC microgrids”，該技術應用其中某一相的電網電壓產生鎖相信號，由鎖相信號產生三個虛擬的電網電壓信號作為前饋信號加入電流環內，產生輸出電壓，抑制啟動沖擊電流；已有技術[3]，見《中國電機工程學報》第30卷第34期出版的《并聯型電能質量控制器電流控制誤差的研究》，該技術采用啟動過程直流側電壓放電的方法，抑制啟動沖擊電流。已有技術[1]和[2]中，需要增加設備成本來檢測電網電壓，已有技術[3]需要經過電壓環調節，而且需要切換電壓環控制，控制較復雜。

發明內容

本發明的目的在于，提出一種三相并網型逆變器的控制策略，用于解決啟動沖擊電流問題，實現較小的逆變器啟動電流。

為了實現上述目的，本發明提出的技術方案是一種通過三相并網型逆變器輸出電流作為電流環前饋信號來抑制啟動沖擊電流的方法，其特征是所述在電流環中增加輸出電流的前饋環節，欲輸出電流作為指令電流與實際輸出反饋電流進行相減，將差值送入調節器，通過PI調節器構成電流環，啟動過程指令電流為0；實際輸出反饋電流乘以比例系數K作為前饋加入電流環；電流環PI調節器輸出信號與前饋信號共同作用產生調制信號，生成PWM信號；啟動結束后將指令電流修改為欲輸出的電流。

其中，所述調制信號經過三角波雙極性調制的直接電流控制后產生PWM信號，輸出電壓基波與調制信號關系為比例關系，比例系數用K_PWM表示，且K_PWM＝V_dc/(2V_T)，V_dc表示三相并網型逆變器直流側電壓值，V_T表示雙極性調制的三角波峰值；

所述三個環路PI調節器參數相同，K_p＝ω_cL/K_PWM，ω_c為電流環截止頻率，遠遠大于輸出電流的頻率，L為電感值；

所述參數K＝―(V_max/K_PWM)/I_max，V_max為電網相電壓最大值，I_max表示允許輸出的相電流最大值。

所述三相并網型逆變器直流側電壓在有效值220V相電壓電網下初始電壓為514V。

所述實際輸出電流乘以K產生調制波后，經過三相并網型逆變器輸出后的電流誤差可經過PI調節器和電流環進行抑制。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：本發明應用控制系統已經檢測過的電流變量抑制三相并網型逆變器啟動沖擊電流，變量使用方便；無需檢測電源電壓，減少設備成本；實際輸出電流作為電流環前饋信號，具有快速響應特點，減少了電流抑制的動態響應時間。

附圖說明

圖1為本發明的三相并網型逆變器系統示意圖；

圖2為本發明的控制結構示意圖；

圖3為本發明的a相邏輯比較生成PWM控制框圖；

圖4為本發明的a相控制框圖；