[發(fā)明專利]一種電壓浮動(dòng)Z源逆變器控制方法、系統(tǒng)及介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010871068.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112039358B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃科元;趙赫;吳昊坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/44
• 分類號(hào): H02M7/44;H02M7/48;H02P21/00;H02P25/022
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發(fā)明公開(kāi)了一種電壓浮動(dòng)Z源逆變器控制方法，包括：計(jì)算直流鏈電壓控制下一時(shí)刻需要輸出的調(diào)制度m_k+1和零矢量直通占空比d_0(k+1)；計(jì)算直流鏈電壓參考量U_in*；計(jì)算電容電壓參考值U_C*；與電容電壓U_C做差后經(jīng)過(guò)自抗擾控制器得到電感電流參考值I_L*；與電感電流實(shí)際值I_L做差后經(jīng)過(guò)比例控制器得到零矢量直通占空比d₀；將m_k+1、d₀送入到PWM發(fā)生器得到控制器信號(hào)。本發(fā)明能夠提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，對(duì)輸入和負(fù)載擾動(dòng)具有良好的抑制能力，具有較強(qiáng)的魯棒性和抗擾性能，效率高，并且具有算法簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及Z源逆變器的控制技術(shù)，具體涉及一種電壓浮動(dòng)Z源逆變器控制方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，用于控制浮動(dòng)的Z源逆變器直流鏈電壓，以擴(kuò)大逆變器的輸出電壓范圍、提高系統(tǒng)效率，并且當(dāng)輸入電壓變化時(shí)根據(jù)需要可穩(wěn)定逆變器輸出。

背景技術(shù)

對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)而言，由于受外部環(huán)境的影響，光伏電池的輸出特性會(huì)有較大的變化，此時(shí)又要保證逆變器輸出電壓穩(wěn)定。而Z源逆變器可在較大的電壓和頻率范圍內(nèi)，高效、穩(wěn)定地提供電能。為了降低系統(tǒng)運(yùn)行中電壓應(yīng)力，提高電壓利用率，設(shè)計(jì)一種新的Z源逆變器直流鏈電壓控制策略很有必要。

對(duì)高速永磁電機(jī)而言，它在運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速范圍和電壓范圍都很大，因此對(duì)供電裝置有很高要求。同時(shí)當(dāng)電機(jī)進(jìn)入弱磁區(qū)時(shí)，電機(jī)易失穩(wěn)，引起故障，損壞設(shè)備。Z源逆變器可以提高電壓范圍，擴(kuò)大電機(jī)的工作范圍，在一定程度上避免電機(jī)進(jìn)入弱磁區(qū)。但是在驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，傳統(tǒng)的Z源逆變器控制系統(tǒng)不能滿足高速電機(jī)在寬調(diào)速比和多工況下運(yùn)行的要求。

Z源逆變器通過(guò)在直流電源和全橋逆變器之間插入一個(gè)X型的阻抗網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了更大范圍的輸出電壓和頻率，突破調(diào)制度對(duì)輸出電壓的限制。但在交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，直流鏈電壓和輸出電壓由直通占空比和調(diào)制度控制分別控制，電機(jī)的控制與直流鏈電壓的控制是獨(dú)立控制的。這使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率無(wú)法得到保證。

Z源逆變器供電下的高速永磁電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)需要在運(yùn)行中，保持穩(wěn)定并具有合理的電壓利用率和效率。這種穩(wěn)定性和高效的需求不僅體現(xiàn)在穩(wěn)態(tài)上，同時(shí)也要體現(xiàn)在電機(jī)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程中。因此需要設(shè)計(jì)一種協(xié)調(diào)直通占空比和調(diào)制度兩個(gè)變量，優(yōu)化直流鏈電壓運(yùn)行軌跡，實(shí)現(xiàn)寬范圍內(nèi)的優(yōu)化控制的方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種電壓浮動(dòng)Z源逆變器控制方法，本發(fā)明根據(jù)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與輸出需求，實(shí)時(shí)地對(duì)直流鏈電壓進(jìn)行控制，使得Z源逆變器的穩(wěn)定性與效率得到保證。本發(fā)明通過(guò)逆變輸出電壓的給定，結(jié)合逆變器實(shí)時(shí)的輸出狀態(tài)，經(jīng)計(jì)算得到最優(yōu)的直流鏈電壓的參考值；根據(jù)直流鏈電壓的參考值，采用電容電壓推算直流鏈電壓的間接控制方式，并采用自抗擾控制器以保證直流鏈電壓的跟隨性能，保證控制策略被正確、有效的實(shí)施。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種電壓浮動(dòng)Z源逆變器控制方法，包括：

1)獲取旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的參考電壓u_d^*和u_q^*，將逆變器輸出的三相電壓轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓值u_α和u_β，測(cè)量Z源逆變器的輸出電壓U_in；