[發明專利]一種SVPWM與滑模變結構的相結合的并網逆變器控制方法

在審

• 申請號: 201811474474.4
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109600063A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 林火煅;胡欽俊;陳杰;沈濱;張志林;孫嬙;薛驊淳;陳永松;鄭藝兵;林財德;黃靖;林永翔;陳躍彬
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司漳州供電公司;國網福建省電力有限公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02J3/38
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;吳曉梅

本發明公開了一種SVPWM與滑模變結構的相結合的并網逆變器控制方法，其包括以下步驟：A：建立二電平并網逆變器數學模型，獲取逆變器輸出電流的微分表達式；B：基于電流的微分表達式推導相應的狀態空間方程，選取合適的滑動模式逆變器輸出的d軸和p軸滑模,將所述狀態空間方程其作為滑動模型電流控制目標函數的一部分；C：通過電流前饋解耦實現電流無耦合控制以減小相應的控制偏差；本發明具有良好的動穩態性能，同時能保證開關頻率較低，能完全滿足并網要求，具有良好的實用性，通過電流前饋解耦實現電流無耦合控制，減小相應的控制偏差，跟蹤精度高，開關損耗低，數字化容易等優點。

技術領域

本發明涉及一種SVPWM與滑模變結構的相結合的并網逆變器控制方法。

背景技術

世界范圍內對能源需求的持續增長，促生了兆瓦級再生能源發電系統的發展，SVPWM是近年發展的一種比較新穎的控制方法，是由三相功率逆變器的六個功率開關元件組成的特定開關模式產生的脈寬調制波，能夠使輸出電流波形盡可能接近于理想的正弦波形，空間電壓矢量PWM與傳統的正弦PWM不同，它是從三相輸出電壓的整體效果出發，著眼于如何使獲得理想圓形磁鏈軌跡，SVPWM技術與SPWM相比較，繞組電流波形的諧波成分小，旋轉磁場更逼近圓形，而且使直流母線電壓的利用率有了很大提高，且更易于實現數字化。

SVPWM的理論基礎是平均值等效原理，即在一個開關周期內通過對基本電壓矢量加以組合，使其平均值與給定電壓矢量相等，在某個時刻，電壓矢量旋轉到某個區域中，可由組成這個區域的兩個相鄰的非零矢量和零矢量在時間上的不同組合來得到，兩個矢量的作用時間在一個采樣周期內分多次施加，從而控制各個電壓矢量的作用時間，使電壓空間矢量接近按圓軌跡旋轉，通過逆變器的不同開關狀態所產生的實際磁通去逼近理想磁通圓，并由兩者的比較結果來決定逆變器的開關狀態，從而形成PWM波形。

并網逆變器的另一種較為常見的控制方法是滑模控制，它由一個內環和一個外環組成，內環是電感電流控制，外環是輸出電壓控制，由此組成雙環調節方案來控制逆變器，這些回路包括補償，以應付可變操作點的條件，并對輸入電壓和輸出電流擾動具有很高的魯棒性，滑模變結構控制算法用于推導功率轉換器的切換，Lyapunov函數方法更容易實現滑模，但它不能解耦滑動面的三個組成部分，滑動面解耦方法需要更多的數學運算，但是在轉換之后，它可以單獨控制新滑動面的三個組成部分，這樣可以更輕松地進行開關頻率分析。

傳統的PWM跟蹤進度低，開關損耗高，實現數字化難度較大；滑模變結構控制能良好的維持系統的穩定性和魯棒性，但是卻不能有效地保證系統的控制精度，dq軸電流耦合存在控制偏差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種SVPWM與滑模變結構的相結合的并網逆變器控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種SVPWM與滑模變結構的相結合的并網逆變器控制方法，其包括以下步驟：

A：建立二電平并網逆變器數學模型，獲取逆變器輸出電流的微分表達式；

B：基于電流的微分表達式推導相應的狀態空間方程，選取合適的滑動模式逆變器輸出的d軸和p軸滑模,將所述狀態空間方程其作為滑動模型電流控制目標函數的一部分；

C：通過電流前饋解耦實現電流無耦合控制以減小相應的控制偏差。

在另一較佳實施例中，所述步驟A中，所述逆變器輸出電流的微分表達式為其中，R_g表示網側電阻，L_g表示網側電感，I_i表示網側電流，U_i表示直流側電壓，V_ig表示網側電壓，其中i＝a,b,c表示三相。

在另一較佳實施例中，所述步驟B中，基于電流的微分表達式推導相應的狀態空間方程包括根據所述電流的微分表達式得到電流在三相靜止坐標系下的狀態方程：