[發明專利]一種電流源并網變換器控制方法

有效

• 申請號: 201710473913.9
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107294139B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 郭小強;張雪
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/26;H02J3/01;H02M7/00
• 代理公司: 13116 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)
• 代理人: 李合印<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種電流源并網變換器控制方法，其內容是：采樣直流側輸出電壓與給定直流電壓參考值相減得到電壓誤差信號，經第一PI調節器控制得到直流電流參考值；采樣直流側輸出電流與電流參考值比較得到電流誤差信號經第二PI調節器控制，直流側輸出電流通過反饋諧振控制，兩者輸出相減得到調制信號幅值，采樣電網電壓和檢測電網電壓的相角θ；將調制信號幅值乘以正交的單位信號sinθ與?cosθ，得到兩相靜止坐標系下調制信號M_α和M_β；采用陷波器濾除調制信號M_α和M_β中的三次諧波，得到新的調制信號m_α和m_β，然后分別計算出幅值m和相角信息再通過空間矢量調制方法產生驅動信號。本發明能夠有效減小直流輸出側二倍頻脈動，同時實現網側電流正弦化。

技術領域

本發明屬于一種電流源并網變換器控制方法，尤其是電網電壓不平衡情況下電流源并網變換器控制方法。

背景技術

近年來，電力電子裝置在工業市場和應用領域不斷擴大，三相并網變換器作為網側變流器，可實現單位功率因數運行，減小網側電流畸變，并能夠實現能量回饋。電流源并網變換器相比電壓源并網變換器具有獨特優勢，比如輸出電壓可以從零開始向上調節，不存在橋臂直通的風險，可靠性高等，在光伏發電系統、風力發電系統、多電飛機供電系統、微電網系統等領域得到應用。

目前，電流源并網變換器控制方法的研究主要集中在三相電網電壓平衡條件下，例如直接電流控制，間接電流控制，功率控制等。然而在實際系統中，電網電壓會出現不平衡情況，采用傳統方法將導致直流側出現二倍頻脈動，網側電流畸變，污染電網同時降低系統運行性能。為了解決該問題，目前文獻里通常采取的方式一般根據瞬時功率理論，以系統網側有功功率恒定為控制目標，計算出電流參考指令，然后利用閉環控制解決上述問題。然而此類方法需要正序分量和負序分量的估計，導致控制算法復雜，系統控制延時，降低系統穩定裕度等問題。因此亟需一種行之有效的控制方法解決上述問題。

發明內容

本發明提出一種電流源并網變換器控制方法，與現有控制方法相比，無需正序分量和負序分量的計算，無需旋轉坐標變換，無需檢測網側三相電流，系統控制延時小，穩定裕度高，同時原理簡單易于實現。該方法內容包括以下步驟：

步驟1：通過電壓霍爾傳感器采樣直流側輸出電壓u_o，與給定直流電壓參考值u_o^*相減得到電壓誤差信號，再通過第一PI調節器控制得到直流電流參考值i_dc^*；

步驟2：通過電流霍爾傳感器采樣直流側輸出電流i_dc，與直流電流參考值i_dc^*相減后得到電流誤差信號，然后電流誤差信號通過第二PI調節器控制，直流側輸出電流i_dc通過反饋諧振控制，兩者輸出相減得到調制信號幅值M，其中，反饋諧振控制傳遞函數為

其中，n為諧波次數，ω為電網電壓基波頻率；

步驟3：通過電壓霍爾傳感器采樣電網電壓e_abc，然后通過檢測e_a過零點得到電網電壓的相角θ；

步驟4：將調制信號幅值M乘以正交的單位信號sinθ與-cosθ，得到兩相靜止坐標系下調制信號M_α和M_β；

步驟5：采用陷波器F(s)濾除調制信號M_α和M_β中的三次諧波，得到新的調制信號m_α和m_β，然后分別計算出幅值m和相角信息再通過空間矢量調制方法產生驅動信號；其中，陷波器F(s)傳遞函數為

其中，K為調節系數。