[發(fā)明專利]基于SVPWM和模糊PI的Z源逆變器并網(wǎng)控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611205621.9
• 申請(qǐng)日: 2016-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106786738A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊旭紅;楊峰峰;張?zhí)K捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電源并網(wǎng)控制技術(shù)，特別涉及一種基于SVPWM和模糊PI的Z源逆變器并網(wǎng)控制方法。

背景技術(shù)

隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)利用新能源技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界科技發(fā)展的熱點(diǎn)。在新能源的利用中，并網(wǎng)逆變器是十分重要的。傳統(tǒng)電壓型逆變器實(shí)則為降壓型逆變器，在需要輸出電壓大于輸入電壓以及電壓變化較大的場(chǎng)合，通常需要在逆變器前段增加DC-DC升壓電路，從而使得系統(tǒng)體積，成本增加，但效率降低。另外傳統(tǒng)電壓型逆變器同一橋臂上下開(kāi)關(guān)管不能同時(shí)導(dǎo)通，否則會(huì)形成短路，燒毀器件，因此必須加入相應(yīng)的死區(qū)時(shí)間，但死區(qū)時(shí)間的加入會(huì)導(dǎo)致輸出波形畸變進(jìn)而影響并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

Z源逆變器由于其特殊的工作模式，能夠有效的克服傳統(tǒng)逆變器以上不足。一方面，Z源逆變器利用統(tǒng)一橋臂上下開(kāi)關(guān)管的直通實(shí)現(xiàn)升壓功能，因此Z源逆變器是一種升降壓型逆變器。另一方面，由于直通狀態(tài)成為一種工作模式，所以Z源逆變器不用再加入死區(qū)時(shí)間，就減少了輸出波形發(fā)生畸變的可能。

模糊控制器在非線性控制和非最小相位系統(tǒng)中取得了顯著地效果。是一種非線性控制器，不需要系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型且能夠根據(jù)誤差大小對(duì)PI參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線調(diào)整、設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對(duì)傳統(tǒng)電壓型逆變器控制存在的問(wèn)題，提出了一種基于SVPWM和模糊PI的Z源逆變器并網(wǎng)控制方法，將SVPWM調(diào)制方法和模糊PI控制應(yīng)用于Z源逆變器，一方面增加了直流電壓利用率，降低總諧波畸變率(THD)提高控制精度。另一方面實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)PI參數(shù)增強(qiáng)熊魯棒性，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，加快響應(yīng)速度。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于SVPWM和模糊PI的Z源逆變器并網(wǎng)控制方法，Z源逆變器并網(wǎng)控制系統(tǒng)依次包括直流電壓源V_dc，二極管D，電感和電容組成X型的Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)，三相電壓源逆變器，線路電阻R，濾波電感L_a、L_b、L_c，電流環(huán)控制和電壓環(huán)控制，電流環(huán)包括：網(wǎng)側(cè)三相電流檢測(cè)變送器，網(wǎng)側(cè)三相電壓鎖相環(huán)，將三相靜止坐標(biāo)系下的并網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換成兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電流的第一模塊，將三相靜止坐標(biāo)系下的并網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電壓的第二模塊，兩個(gè)模糊PI控制器應(yīng)用于解耦環(huán)節(jié)，將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電壓轉(zhuǎn)換成三相靜止坐標(biāo)系下電壓的第三模塊，用于產(chǎn)生逆變器門(mén)極觸發(fā)信號(hào)的SVPWM調(diào)制模塊；電壓環(huán)包括：電容電壓檢測(cè)變送器，PI控制器；

電流環(huán)和電壓環(huán)控制具體步驟如下：

1)由電壓檢測(cè)變送器采集三相并網(wǎng)電壓U_a、U_b、U_c，一路將此三相電壓送給三相電壓鎖相環(huán)PLL采集三相并網(wǎng)電壓的并網(wǎng)角度ωt，另一路將三相電壓和并網(wǎng)角度ωt送到第二模塊，第二模塊將三相靜止坐標(biāo)系下的電壓轉(zhuǎn)換成兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓u_d、u_q；

2)三相電流檢測(cè)變送器獲得三相并網(wǎng)電流i_a、i_b、i_c，將電流檢測(cè)變送器得到的三相靜止坐標(biāo)系下的電流和三相鎖相環(huán)得到的并網(wǎng)角度ωt送到第一模塊，第一模塊將三相靜止坐標(biāo)系下的電流轉(zhuǎn)換成兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流i_Ld、i_Lq；

3)將得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流i_Ld、i_Lq，電壓u_d、u_q送到解耦環(huán)節(jié)進(jìn)行解耦，解耦后的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓以及三相電壓鎖相環(huán)得到的并網(wǎng)電壓角度ωt送到第三模塊；

4)第三模塊3將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓轉(zhuǎn)換成三相靜止坐標(biāo)系下的電壓，將此電壓信號(hào)送到SVPWM調(diào)制模塊，得到三相電壓逆變器所需的開(kāi)關(guān)矢量；

5)電容電壓檢測(cè)變送器采集Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)電容的電壓U_cZ與參考值U_czref比較后送到PI控制器，經(jīng)PI控制器調(diào)節(jié)后產(chǎn)生Z源逆變器所需的直通矢量；

6)將開(kāi)關(guān)矢量和直通矢量疊加后得到三相電壓源逆變器總的開(kāi)關(guān)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路后控制三相電壓源逆變器開(kāi)關(guān)管的接通與關(guān)斷，進(jìn)而控制并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)入網(wǎng)電流的幅值和相位以及并網(wǎng)電流質(zhì)量。

所述步驟3)中解耦的具體步驟為：

A、將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流i_Ld、i_Lq分別與參考直交軸電流比較；

B、將步驟1)中的結(jié)果分別送到兩個(gè)模糊PI控制器；