專利名稱：電網(wǎng)不對(duì)稱故障下電壓型pwm整流器輸出功率控制方法
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，特別涉及一種電網(wǎng)不對(duì)稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法。
背景技術(shù)：
三相電壓型PWM整流器以其輸入電流正弦度好、単位功率因數(shù)、能量雙向流動(dòng)及恒定直流電壓等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于整流、交流調(diào)速、有源濾波、無功補(bǔ)償和新能源并網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域。在常規(guī)的PWM整流器控制策略研究中，一般均假設(shè)三相電網(wǎng)輸入電壓平衡，然而在電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，傳統(tǒng)基于矢量控制的雙閉環(huán)控制策略下，整流器直流側(cè)將出現(xiàn)二次諧波功率，交流側(cè)產(chǎn)生大量諧波，嚴(yán)重影響整流器的輸出品質(zhì)和其它用電設(shè)備的運(yùn)行?！ぴ陔娋W(wǎng)不對(duì)稱故障情況下，電網(wǎng)電壓將發(fā)生不對(duì)稱跌落，傳統(tǒng)的PWM整流器控制方法是采用對(duì)稱分量理論對(duì)系統(tǒng)中的各電量進(jìn)行正、負(fù)序分解，并建立正、負(fù)序雙電流內(nèi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)。這種控制方法需要進(jìn)行正、負(fù)序分解運(yùn)算，這樣將增加控制器的復(fù)雜程度，降低系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。有學(xué)者采用PR控制器對(duì)正、負(fù)序電流統(tǒng)ー進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免了電流環(huán)內(nèi)的正、負(fù)序分解運(yùn)算過程，但是為了計(jì)算正、負(fù)序電流給定值，該方法同樣需要對(duì)系統(tǒng)中的各分量進(jìn)行正、負(fù)序分解，只是在一定程度上減少控制系統(tǒng)的運(yùn)算量。因此，有必要設(shè)計(jì)ー種電網(wǎng)不對(duì)稱故障下PWM整流器的控制方法，在控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，不需要進(jìn)行復(fù)雜的正、負(fù)序分解又能夠補(bǔ)償PWM整流器的輸出功率脈動(dòng)，獲得穩(wěn)定的直流母線電壓，保證系統(tǒng)輸出品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種電網(wǎng)不對(duì)稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法，該方法無需正、負(fù)序分解計(jì)算，且能夠?qū)WM整流器的輸出功率脈動(dòng)進(jìn)行直接補(bǔ)償，可有效改善PWM整流器的輸出品質(zhì)，獲得較為穩(wěn)定的直流母線電壓。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種電網(wǎng)不對(duì)稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法，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)、將步驟(2)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)上ー時(shí)刻的兩相旋轉(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)、將步驟(4)得到的系統(tǒng)輸出有功功率和無功功率實(shí)際值經(jīng)過帶通濾波器(I)、帶通濾波器(2)后，再分別通過PI控制器(I)、PI控制器⑵得到PI控制器⑴、PI控制器⑵的輸出電壓，將PI控制器⑴、PI控制器
(2)的輸出電壓取反后并經(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)，其中帶通濾波器的角速度設(shè)置為二倍同步角速度；(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⑶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控制器計(jì)算得到該P(yáng)I控制器(4)的輸出電壓，將PI控制器(4)的輸出電壓通過前饋補(bǔ)償解耦得到旋轉(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(5)計(jì)算得到PI控制器(5)的輸出電壓，將PI控制器(5)的輸出電壓通過前饋補(bǔ)償解耦得到旋轉(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)相加得到此時(shí)刻的整流器輸出電壓，以電網(wǎng)電壓位置角為變換角對(duì)整流器輸出電壓進(jìn)行反Park變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的整流器輸出電壓，該電壓信號(hào)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(hào)。本發(fā)明所述步驟(5)中帶通濾波器的角速度《。設(shè)置為二倍同步旋轉(zhuǎn)角速度2 g，其頻域表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)不對(duì)稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法，其特征在于包括以下步驟⑴、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；⑵、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)、將步驟(2)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(shí)刻的兩相旋轉(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)、將步驟(4)得到的系統(tǒng)輸出有功功率和無功功率實(shí)際值分別經(jīng)過帶通濾波器(I)、帶通濾波器⑵后，再分別通過PI控制器(I)、PI控制器⑵得到PI控制器(1)、PI控制器(2)的輸出電壓，將PI控制器(1)、PI控制器(2)的輸出電壓取反后并經(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)，其中帶通濾波器的角速度設(shè)置為二倍同步旋轉(zhuǎn)角速度；￠)、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(3)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(6)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(4)計(jì)算得到PI控制器⑷的輸出電壓，將PI控制器(4)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0，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(5)計(jì)算得到該P(yáng)I控制器的輸出電壓，將該P(yáng)I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)相加得到此時(shí)刻的整流器輸出電壓，以電網(wǎng)電壓位置角為變換角對(duì)整流器輸出電壓進(jìn)行反Park變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的整流器輸出電壓，該電壓信號(hào)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(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)不對(duì)稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為一種電網(wǎng)不對(duì)稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法，將計(jì)算得到的輸出有功功率、無功功率，經(jīng)過帶通濾波器和控制器后取反，經(jīng)過補(bǔ)償電壓計(jì)算得到二倍頻補(bǔ)償電壓，并補(bǔ)償?shù)絺鹘y(tǒng)矢量控制的輸出電壓中，最終得到了兩相靜止坐標(biāo)系下的參考電壓，該電壓信號(hào)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(hào)，實(shí)現(xiàn)輸出有功功率和無功功率的穩(wěn)定控制。本發(fā)明在電網(wǎng)不對(duì)稱故障條件下，不需要對(duì)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整流器的功率脈動(dòng)進(jìn)行直接補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)直流母線電壓的穩(wěn)定控制，算法簡單，容易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H02J3/36GK103023057SQ201210416090
公開日2013年4月3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)