[發(fā)明專利]一種并網(wǎng)逆變器無交流電壓傳感器控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011020240.X
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112039123B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊凱;王興;張偉健;辜承林;李健;熊飛
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/44;H02M1/088;H02M7/5387
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 王聰聰

本發(fā)明公開了一種并網(wǎng)逆變器無交流電壓傳感器控制方法，包括：根據(jù)并網(wǎng)逆變器的d軸、q軸電流狀態(tài)方程分別構(gòu)建d軸、q軸的擴張狀態(tài)觀測器；實時采集并網(wǎng)逆變器的輸出電流的d軸、q軸分量以及輸出電壓的d軸、q軸分量，利用擴張狀態(tài)觀測器獲取電網(wǎng)電壓的估計值并完成鎖相；根據(jù)電流指令值、誤差比例系數(shù)以及擴張狀態(tài)觀測器的輸出計算并網(wǎng)逆變器的輸出電壓的控制量，基于控制量計算逆變器各橋臂開關(guān)管的驅(qū)動信號，將開關(guān)管驅(qū)動信號輸入并網(wǎng)逆變器對并網(wǎng)電流的d軸、q軸分量進行矢量控制；本發(fā)明在估計電網(wǎng)電壓時沒有涉及直接的微分或積分運算，從而不需要考慮測量噪聲、積分初值等對角度估計的影響，能獲得較為理想的鎖相和并網(wǎng)電流控制效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種并網(wǎng)逆變器無交流電壓傳感器控制方法。

背景技術(shù)

逆變器能將直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔埽切履茉床⒕W(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心設(shè)備。在并網(wǎng)逆變器的多種拓撲結(jié)構(gòu)中，L濾波的電壓源型三相逆變器因具備結(jié)構(gòu)簡單、能量雙向流動、向電網(wǎng)輸送三相平衡功率等優(yōu)點得到大量應(yīng)用。由于并網(wǎng)功率因數(shù)直接取決于逆變器輸出電流和電網(wǎng)電壓的相位關(guān)系，為實現(xiàn)對并網(wǎng)有功和無功功率的控制，需要對電網(wǎng)電壓的相位進行實時檢測。

一般的并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中，需配備直流電壓傳感器、交流電流傳感器和交流電壓傳感器以實現(xiàn)母線電壓外環(huán)、并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制。眾多的傳感器不僅增加了系統(tǒng)硬件成本，還可能出現(xiàn)因傳感器故障而影響系統(tǒng)可靠性的問題。相比于省去直流電壓傳感器或交流電流傳感器的方案，無電網(wǎng)電壓傳感器技術(shù)得到了最為廣泛的研究。

實現(xiàn)無電網(wǎng)電壓傳感器控制的關(guān)鍵是對電網(wǎng)電壓進行實時估計，傳統(tǒng)的電壓估計算法大都直接基于電流狀態(tài)方程或其積分形式對電網(wǎng)電壓或虛擬磁鏈進行估計，前者需改進微分計算方法以解決噪聲放大的問題，而后者需解決積分運算中的初值問題。專利CN201410403708.1提出了一種基于正交濾波器的逆變器無交流電壓傳感器控制方法，其利用二階廣義積分器構(gòu)造正交濾波器對電流信號進行等效微分運算，以避免直接微分運算可能造成的測量噪聲放大，然而正交濾波器本質(zhì)上是帶通濾波器和低通濾波器，構(gòu)造濾波器時需要用到電網(wǎng)的頻率信息，當(dāng)電網(wǎng)頻率變化時估計效果會變差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種并網(wǎng)逆變器無交流電壓傳感器控制方法，其目的在于解決測量噪聲、積分初值或電網(wǎng)頻率等因素影響電網(wǎng)電壓實時估計精度的問題，進而提升并網(wǎng)逆變器的鎖相動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種并網(wǎng)逆變器無交流電壓傳感器控制方法，包括以下步驟：

S1：根據(jù)并網(wǎng)逆變器的d軸、q軸電流狀態(tài)方程分別構(gòu)建d軸、q軸各自對應(yīng)的擴張狀態(tài)觀測器；

S2：實時采集并網(wǎng)逆變器的輸出電流的d軸分量i_d、q軸分量i_q以及輸出電壓的d軸分量u_d、q軸分量u_q，采用d軸的擴張狀態(tài)觀測器跟蹤獲取輸出電流的d軸分量i_d的估計值z_1d和擴張狀態(tài)變量x_2d的估計值z_2d；

以及，采用q軸的擴張狀態(tài)觀測器跟蹤獲取輸出電流的q軸分量i_q的估計值z_1q和擴張狀態(tài)變量x_2q的估計值z_2q；

S3：根據(jù)輸出電流d軸分量的估計值z_1d和x_2d的估計值z_2d，以及預(yù)設(shè)的d軸電流的指令值與所述估計值z_1d之間的誤差比例系數(shù)計算d軸的控制量