[發(fā)明專利]電網(wǎng)畸變工況下高頻鏈矩陣變換器非線性控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110308842.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN113612398B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張承慧;宋金秋;段彬;付程;李祥杰;萬東祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/219
• 分類號(hào): H02M7/219;H02M1/088;H02J3/01;H02J3/26;H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強(qiáng)

本公開提供了一種電網(wǎng)畸變工況下高頻鏈矩陣變換器非線性控制方法及系統(tǒng)，獲取高頻鏈矩陣變換器的參量數(shù)據(jù)；根據(jù)獲取的參量數(shù)據(jù)，得到輸出功率參考值、無功功率直流分量的參考值、電網(wǎng)電壓及其滯后信號(hào)在α軸和β軸上的分量，進(jìn)而得到兩相靜止坐標(biāo)系下含有不平衡分量的電網(wǎng)電流參考值；電網(wǎng)電流參考值分別經(jīng)α軸和β軸非線性反步控制器，得到橋臂輸入電流，根據(jù)橋臂輸入電流得到調(diào)制比和輸入電流矢量角度；根據(jù)調(diào)制比和輸入電流矢量角度，結(jié)合雙極性電流空間矢量調(diào)制，生成驅(qū)動(dòng)高頻鏈矩陣變換器的雙向開關(guān)的脈沖控制信號(hào)；本公開兼顧電網(wǎng)平衡和不平衡工況，可同時(shí)抑制網(wǎng)側(cè)電流畸變和直流側(cè)二倍頻波動(dòng)，與傳統(tǒng)不平衡工況下的控制策略相比具有更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及高效功率變換系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電網(wǎng)畸變工況下高頻鏈矩陣變換器非線性控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

目前新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，V2G、儲(chǔ)能、微電網(wǎng)等領(lǐng)域迎來蓬勃發(fā)展的浪潮。然而，目前上述領(lǐng)域功率變換部分常采用AC/DC+DC/DC兩級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能量經(jīng)過兩級(jí)變換，不僅需要較多的電力電子開關(guān)管，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)繁雜，而且直流母線電容體積龐大，使得效率和功率密度難以進(jìn)一步提升。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，高頻鏈矩陣變換器是一種單級(jí)隔離AC-DC變換拓?fù)?，能量僅經(jīng)過單級(jí)變換、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)簡單、無需直流母線電容、可實(shí)現(xiàn)降壓功能，具有效率高、功率密度高、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景廣闊。但在三相電網(wǎng)電壓畸變，尤其是三相電網(wǎng)電壓不平衡工況下，高頻鏈矩陣變換器不僅在網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生電流畸變，降低了電能質(zhì)量，而且在直流側(cè)產(chǎn)生二倍頻波動(dòng)，降低了負(fù)載和系統(tǒng)可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開提供了一種電網(wǎng)畸變工況下高頻鏈矩陣變換器非線性控制方法及系統(tǒng)，兼顧電網(wǎng)平衡和不平衡工況，可同時(shí)抑制網(wǎng)側(cè)電流畸變和直流側(cè)二倍頻波動(dòng)，與傳統(tǒng)不平衡工況下的控制策略相比具有更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開采用如下技術(shù)方案：

本公開第一方面提供了一種電網(wǎng)畸變工況下高頻鏈矩陣變換器非線性控制方法。

一種電網(wǎng)畸變工況下高頻鏈矩陣變換器非線性控制方法，包括以下過程：

獲取高頻鏈矩陣變換器的參量數(shù)據(jù)；

根據(jù)獲取的參量數(shù)據(jù)，得到輸出功率參考值、無功功率直流分量的參考值、電網(wǎng)電壓及其滯后信號(hào)在α軸和β軸上的分量，進(jìn)而得到兩相靜止坐標(biāo)系下含有不平衡分量的電網(wǎng)電流參考值；

根據(jù)電網(wǎng)電流參考值和α軸和β軸非線性反步控制器，得到橋臂輸入電流，根據(jù)橋臂輸入電流得到調(diào)制比和輸入電流矢量角度；

根據(jù)調(diào)制比和輸入電流矢量角度，結(jié)合雙極性電流空間矢量調(diào)制，生成驅(qū)動(dòng)高頻鏈矩陣變換器的雙向開關(guān)的脈沖控制信號(hào)。

進(jìn)一步的，將輸出電流誤差值送入PI控制器得到輸出電壓參考值，將輸出電壓參考值與輸出電流相乘，得到輸出功率參考值。

進(jìn)一步的，根據(jù)電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流的采樣值，實(shí)時(shí)計(jì)算出無功功率實(shí)際值，將無功功率參考值與無功功率實(shí)際值作差后送入PI控制器，得到無功功率直流分量的參考值。

進(jìn)一步的，采用二階廣義積分器獲得電網(wǎng)電壓信號(hào)及電網(wǎng)電壓滯后信號(hào)在α軸和β軸上的分量。

進(jìn)一步的，網(wǎng)側(cè)有功功率的二次諧波分量為零，網(wǎng)側(cè)瞬時(shí)無功功率的直流分量等于無功功率直流分量參考值，網(wǎng)側(cè)瞬時(shí)有功功率的直流分量等于有功功率直流分量參考值。

進(jìn)一步的，根據(jù)網(wǎng)側(cè)瞬時(shí)有功功率的直流分量、電網(wǎng)電壓在α軸上的分量、電網(wǎng)電壓在β軸上的分量、電網(wǎng)電壓滯后信號(hào)在α軸上的分量以及電網(wǎng)電壓滯后信號(hào)在β軸上的分量，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電流參考值分別在α軸和β軸上的分量。