專利名稱：電網(wǎng)故障下電壓型pwm整流器輸出功率諧振控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓型PWM整流器的控制方法，屬于電力電子功率變換裝置控制領(lǐng)域，特別涉及一種不對稱電網(wǎng)故障下電壓型PWM整流器輸出功率諧振控制方法。
背景技術(shù)：
三相電壓型脈寬調(diào)制整流器廣泛應(yīng)用于整流、有源濾波、交流調(diào)速和新能源并網(wǎng)發(fā)電等領(lǐng)域。在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，單相負(fù)荷在三相系統(tǒng)中的不均衡分配、大功率單相負(fù)載的接入以及單相負(fù)載用電的隨機(jī)性等因素，會造成電網(wǎng)不對稱故障，引起電網(wǎng)電壓三相不對稱。此時，針對三相電網(wǎng)平衡條件設(shè)計(jì)的常規(guī)PWM整流器控制策略將不能實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)，正弦輸入電流，恒定直流母線電壓等控制特性。 針對不對稱電網(wǎng)故障情況，傳統(tǒng)的PWM整流器控制方法是采用對稱分量理論對系統(tǒng)進(jìn)行正、負(fù)序分解，并建立兩個分別實(shí)施在正、反轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流控制器對正、負(fù)序電流進(jìn)行控制。有學(xué)者提出由電網(wǎng)輸入功率求取正、負(fù)序電流參考值的方法，此方法可以獲得較為穩(wěn)定的輸入功率，但由于沒有考慮整流器進(jìn)線電抗的影響，整流器輸出功率和直流母線電壓將會出現(xiàn)二倍頻波動。有學(xué)者提出由功率橋輸入側(cè)功率求取正、負(fù)序電流參考值的方法，通過控制實(shí)現(xiàn)功率橋輸入側(cè)的功率恒定，獲得較為平穩(wěn)的直流母線電壓。以上方法中，控制器均需要實(shí)施在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，并需要對正、負(fù)序分量進(jìn)行分解。為了減少坐標(biāo)變換，近年來，一種能夠?qū)涣餍盘栠M(jìn)行無靜差調(diào)節(jié)的諧振控制器被應(yīng)用于不對稱電網(wǎng)故障條件下的PWM整流器控制。有學(xué)者根據(jù)計(jì)算得到的正、負(fù)序電流給定值，在兩相靜止坐標(biāo)系中采用比例-諧振控制器對正、負(fù)序電流統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)節(jié)，此方法雖然避免了電流內(nèi)環(huán)中的正、負(fù)序計(jì)算，但是為了計(jì)算正、負(fù)序電流給定值，必須對系統(tǒng)中各分量進(jìn)行正、負(fù)序分解，增加了控制方案的運(yùn)算量。因此，有必要設(shè)計(jì)一種不對稱電網(wǎng)故障下PWM整流器的控制方法，使得控制系統(tǒng)運(yùn)行時，不需要正、負(fù)序分解又可以對PWM整流器的輸出功率脈動進(jìn)行直接補(bǔ)償，保持恒定的直流母線電壓，有效提高不對稱電網(wǎng)故障條件下整流器的輸出品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種不對稱電網(wǎng)故障下電壓型PWM整流器輸出功率諧振控制方法，該方法不需要正、負(fù)序分解計(jì)算，且能夠?qū)WM整流器的輸出功率脈動進(jìn)行直接補(bǔ)償，保證系統(tǒng)的輸出品質(zhì)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種不對稱電網(wǎng)故障下電壓型PWM整流器輸出功率諧振控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測三相電網(wǎng)電壓，三相電網(wǎng)電流和直流側(cè)電壓，并通過鎖相環(huán)計(jì)算電網(wǎng)電壓旋轉(zhuǎn)角速度和位置角；(2)、將檢測到的三相電網(wǎng)電壓和三相電網(wǎng)電流經(jīng)3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流；(3)、將得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流以電網(wǎng)電壓位置角進(jìn)行Park變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流；(4)、根據(jù)上一時刻兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的輸出電壓和電網(wǎng)電流計(jì)算系統(tǒng)輸出的有功功率和無功功率；(5)、將系統(tǒng)輸出有功功率、無功功率二倍頻脈動給定值分別與步驟(4)得到的系統(tǒng)有功功率和無功功率實(shí)際值做差，再分別經(jīng)過比例諧振控制器(I)、比例諧振控制器(2)并經(jīng)過補(bǔ)償電壓計(jì)算分別得到輸出有功功率和無功功率二倍頻補(bǔ)償項(xiàng)；￠)、將直流側(cè)電壓給定值與步驟(I)得到的直流側(cè)電壓實(shí)際值的差經(jīng)過PI控制器(I)后，計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流的給定值；(7)、將步驟￠)中計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流的給定值與步驟(3)所計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流相減，然后經(jīng)過PI控制器(2)，將PI控制器(2)的輸出電壓通過前饋補(bǔ)償解耦計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電壓的參考值，設(shè)q軸電流給定值為O，其與步驟(3)所計(jì)算得到的q軸電流相減，然后經(jīng)過PI控制器(3)，將PI控制器的輸出電壓通過前饋補(bǔ)償解耦計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下q軸電壓的參考值；(8)、將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸電壓參考值分別與步驟(5)得到的二倍頻補(bǔ)償項(xiàng)相加，以電網(wǎng)電壓位置度為變換角進(jìn)行反Park變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓，該電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。
本發(fā)明步驟(5)中所述帶比例諧振控制器控制器的角速度設(shè)置為二倍電網(wǎng)電壓同步旋轉(zhuǎn)角速度2，其頻域表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種不對稱電網(wǎng)故障下電壓型PWM整流器輸出功率諧振控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測三相電網(wǎng)電壓，三相電網(wǎng)電流和直流側(cè)電壓，并通過鎖相環(huán)計(jì)算電網(wǎng)電壓旋轉(zhuǎn)角速度和位置角；(2)、將檢測到的三相電網(wǎng)電壓和三相電網(wǎng)電流經(jīng)3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流；(3)、將得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流以電網(wǎng)電壓位置角進(jìn)行Park變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流；(4)、根據(jù)上一時刻兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的輸出電壓和電網(wǎng)電流計(jì)算系統(tǒng)輸出的有功功率和無功功率；(5)、將系統(tǒng)輸出有功功率、無功功率二倍頻脈動給定值分別與步驟(4)得到的系統(tǒng)有功功率和無功功率實(shí)際值做差，再分別經(jīng)過比例諧振控制器(I)、比例諧振控制器(2)并經(jīng)過補(bǔ)償電壓計(jì)算分別得到輸出有功功率和無功功率二倍頻補(bǔ)償項(xiàng)，其中比例諧振控制器的角速度設(shè)置為二倍電網(wǎng)電壓同步旋轉(zhuǎn)角速度；(6)、將直流側(cè)電壓給定值與步驟(I)得到的直流側(cè)電壓實(shí)際值的差經(jīng)過PI控制器(I)后，計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流的給定值；(7)、將步驟￠)中計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流的給定值與步驟(3)所計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流相減，然后經(jīng)過PI控制器(2)，將PI控制器的輸出電壓通過前饋補(bǔ)償解耦計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電壓的參考值，設(shè)q軸電流給定值為O，其與步驟(3)所計(jì)算得到的q軸電流相減，然后經(jīng)過PI控制器(3)，將PI控制器(3)的輸出電壓通過前饋補(bǔ)償解耦計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下q軸電壓的參考值；(8)、將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸電壓參考值分別與步驟(5)得到的二倍頻補(bǔ)償項(xiàng)相加，以電網(wǎng)電壓位置度為變換角進(jìn)行反Park變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓，該電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不對稱電網(wǎng)故障下電壓型PWM整流器輸出功率諧振控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為一種不對稱電網(wǎng)故障下電壓型PWM整流器輸出功率諧振控制方法，將輸出有功功率、無功功率的二倍頻分量參考值與計(jì)算得到的輸出有功功率、無功功率實(shí)際值作差，經(jīng)過比例諧振控制器得到二倍頻補(bǔ)償電壓，并補(bǔ)償?shù)絺鹘y(tǒng)矢量控制的輸出電壓中，最終得到兩相靜止坐標(biāo)系下的參考電壓,該電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。本發(fā)明在電網(wǎng)不對稱故障條件下，不需要對系統(tǒng)中的正、負(fù)序分量進(jìn)行計(jì)算和分解，能夠?qū)﹄妷盒蚉WM整流器的輸出功率脈動進(jìn)行直接補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)直流母線電壓的穩(wěn)定控制，保證了系統(tǒng)的輸出品質(zhì)，算法簡單，容易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號H02J3/24GK102931671SQ20121041586
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者施艷艷, 王萌 申請人:河南師范大學(xué)