基于反饋控制獲取電感電流前饋控制信號的逆變器控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電力電子變流器控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于反饋控制獲取電感電流前饋控制信號的逆變器控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大功率離網(wǎng)逆變器是分布式新能源微電網(wǎng)的重要電力電子裝置，將直流母線的直流電壓逆變?yōu)楣ゎl正弦波電壓，以實現(xiàn)穩(wěn)定整個微電網(wǎng)交流母線電壓和提供功率給交流負(fù)荷的重要作用。
[0003]為很好地補償各種負(fù)荷的變化，大功率離網(wǎng)逆變器通常采用基于dq變換的矢量控制方法，并引入輸出電感的電流前饋控制。電感電流前饋控制可以提高動態(tài)性能，并減小矢量控制的調(diào)節(jié)壓力，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸出電壓質(zhì)量。
[0004]輸出電感電流前饋控制信號通常可通過以下兩種方法獲得:方法一是對電感電流求導(dǎo)，并進行適當(dāng)?shù)臑V波和限幅，經(jīng)比例環(huán)節(jié)后得到abc三相靜止坐標(biāo)系下的前饋控制信號；方法二是基于dq變換獲取dq坐標(biāo)系下的前饋控制信號。方法一實現(xiàn)方式簡單，但存在控制延時、導(dǎo)致逆變器穩(wěn)定性變差的問題；方法二可很好地完成電感電流前饋控制對逆變器輸出性能的提高，但是需考慮各種諧波在dq坐標(biāo)系下正負(fù)序及前饋控制極性的問題，實現(xiàn)方式較復(fù)雜，在數(shù)字控制下需耗費更多的計算資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于反饋控制獲取電感電流前饋控制信號的逆變器控制系統(tǒng)，通過反饋控制獲得電感電流的前饋控制信號，不需引入求導(dǎo)環(huán)節(jié)或復(fù)雜的dq坐標(biāo)系下的前饋控制，良好的穩(wěn)定性和動態(tài)性能得到了保證，同時節(jié)省了計算資源。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種基于反饋控制獲取電感電流前饋控制信號的逆變器控制系統(tǒng)，其包括:
[0008]輸出電壓反饋控制模塊，用于將三相輸出電壓采樣信號vQA、進行基頻dq變換，得到dq坐標(biāo)系下的電壓反饋信號V(]d、Vl3q;所得的兩個電壓反饋信號V吣\分別與其參考值V_f、V?！鞅容^，其差分別通過第一 PI調(diào)節(jié)器控制后分別得到dq坐標(biāo)系下的指令信號 icdref、icqref，
[0009]輸出電容電流反饋控制模塊，用于將三相電容電流采樣信號ieA、iCB, 進行基頻dq變換，得到dq坐標(biāo)系下的電容電流反饋信號ied、ieq;所得的兩個電容電流反饋信號i ω、iCq分別與其指令信號i ieqraf作比較，其差分別通過第二 PI調(diào)節(jié)器控制后分別得到dq坐標(biāo)系下的電容電流反饋控制信號V(]dragl、v0qregl；
[0010]輸出電感電流前饋控制模塊，用于將三相電感電流采樣信號iu、iLB, L分別與電感電流反饋信號i_、i_、作差，并分別經(jīng)第三PI調(diào)節(jié)器得到三相電感壓降V LA, vLB, vLC,其中電感電流反饋信號iu。、iLB0' iLX。分別由三相電感壓降V LA' Vlb' Vlx經(jīng)1/L環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)后獲得，L為工頻變壓器漏抗的電感量；三相電感壓降分別乘以K i得到abc坐標(biāo)系下的電感電流前饋控制信號vMragl、v0Bregn Vl3togl，其中K1為正實數(shù)常量；
[0011]PffM調(diào)制模塊，用于將輸出調(diào)制信號V。—、Vl3qrag進行基頻dq反變換，得到三相初始輸出調(diào)制信號 ^OAregO、^OBregO、^OCregO，
二相初$口％1」出調(diào)制{曰5 V (]Areg。、VdBreg。、VgCreg。與電感電?』饋控制信號V06regl, Viw分別相加得到最終的三相輸出調(diào)制信號
V OAreg、VoBreg、^OCreg ?
三相輸出調(diào)制信號VMrag、VaBreg、Vieg分別與載波比較進行PWM調(diào)制，得到三相橋臂上開關(guān)器件的控制脈沖，將所述控制脈沖通過驅(qū)動電路后控制逆變器工作；所述輸出調(diào)制信號Vl3drag由電壓反饋信號^和電容電流反饋控制信號V Igl相加所得，所述輸出調(diào)制信號V。胃由電壓反饋信號Vl3q和電容電流反饋控制信號V 相加所得。
[0012]本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于反饋控制獲取電感電流前饋控制信號的逆變器控制系統(tǒng)，通過反饋控制獲得電感電流的前饋控制信號，不需引入求導(dǎo)環(huán)節(jié)或復(fù)雜的dq坐標(biāo)系下的前饋控制，良好的穩(wěn)定性和動態(tài)性能得到了保證，同時節(jié)省了計算資源。
[0013]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0014]—種基于反饋控制獲取電感電流前饋控制信號的逆變器控制方法，其包括以下步驟:
[0015]步驟1、將三相輸出電壓采樣信號vM、V(jB、Vtrc進行基頻dq變換，得到dq坐標(biāo)系下的電壓反饋信號V(]d、V(]q;所得的兩個電壓反饋信號V吣^分別與其參考值V *f、V?！鞅容^，其差分別通過第一 PI調(diào)節(jié)器控制后分別得到dq坐標(biāo)系下的指令信號i—f、iCqref；
[0016]步驟2、將二相電容電流米樣彳目號iM、i(；B、icx進行基頻dq變換，得到dq坐標(biāo)系下的電容電流反饋信號ied、ieq;所得的兩個電容電流反饋信號i ed、ieq分別與其指令信號i edraf、iCqraf作比較，其差分別通過第二 PI調(diào)節(jié)器控制后分別得到dq坐標(biāo)系下的電容電流反饋控制信號 Vodregl、^Oqregl ’
[0017]步驟3、將三相電感電流采樣信號iw、iLB, k分別與電感電流反饋信號i LA0、iLB0, 作差，并分別經(jīng)第三PI調(diào)節(jié)器得到三相電感壓降V vLB, Vm其中電感電流反饋信號
iLA0' iui。、iLX。分別由三相電感壓降V LA、Ab、VlX經(jīng)l/L環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)后獲得，L為工頻變壓器漏抗的電感量；三相電感壓降vu、ab、Vm分別乘以K i得到abc坐標(biāo)系下的電感電流前饋控制信號 VoAregl、^OBregl、^OCregl ?
其中&為正實數(shù)常量；
[0018]步驟4、將輸出調(diào)制信號V(]drag、Vl3qrag進行基頻dq反變換，得到三相初始輸出調(diào)制信號 ^OAregO、^OBregO、^OCregO，
二相初$口％1」出調(diào)制彳曰5 V OAregO'' ^OBregO'' VQCreg。與電電》丨L 貝彳全制信號V06regn Vl3togl分別相加得到最終的三相輸出調(diào)制信號
V OAreg、^OBreg'* ^OCreg? 三相輸出調(diào)制信號VMrag、V(]Brag、V(^g分別與載波比較進行PWM調(diào)制，得到三相橋臂上開關(guān)器件的控制脈沖，將所述控制脈沖通過驅(qū)動電路后控制逆變器工作；所述輸出調(diào)制信號由電壓反饋信號和電容電流反饋控制信號加所得，所述輸出調(diào)制信號V(]qrag由電壓反饋ig號Voq和電容電流反饋控制號V OqragI相加所得。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明采用反饋控制來獲得abc三相靜止坐標(biāo)系下輸出電感電流的前饋控制信號，實現(xiàn)輸出電感電流的前饋控制，以此基礎(chǔ)上獲取三相橋臂上開關(guān)器件的控制脈沖，通過驅(qū)動電路后控制逆變器工作，以實現(xiàn)各種控制目標(biāo)，占用計算資源少的同時，有效提高逆變器穩(wěn)定性和輸出電壓質(zhì)量。
【附圖說明】
[0020]圖1為常用的大功率離網(wǎng)逆變器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明基于反饋控制獲取電感電流前饋控制信號的逆變器控制方法在一實施例中的示意圖。
[0022]圖3為逆變器的三相負(fù)載電流仿真波形。
[0023]圖4為采用本發(fā)明所提出控制方法的逆變器三相輸出電壓仿真波形。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步詳細(xì)說明。
[0025]實施例
[0026]如圖2所示本實施例提供了其中一種基于反饋控制獲取電感電流前饋控制信號的逆變器控制方法，包括:一個輸出電壓反饋控制模塊、一個輸出電容電流反饋控制模塊、一個輸出電感電流前饋控制模塊和一個PWM調(diào)制模塊。
[0027]所述輸出電壓反饋控制模塊實現(xiàn)逆變器的三相輸出電壓跟隨指令，并提供輸出電容電流反饋控制所需的指令信號。如圖1所示的三相輸出電壓采樣信號vM、v0B, Vik，經(jīng)基頻(工頻)dq變換后得到dq坐標(biāo)系下的反饋信號將v 分別與其參考值V Qdre0Vl3qraf作比較，其差分別通過PI調(diào)節(jié)器控制后分別得到輸出電容電流dq坐標(biāo)系下的指令信
i Cdref、icqref 0
[0028]所述輸出電容電流反饋控制模塊抑制基頻負(fù)載電流和一部分高頻負(fù)載電流流入輸出電容，從而減小負(fù)載電流對輸出電壓的影響。將如圖1所示的三相輸出電容電流反饋信號進行基頻dq變換，得到dq坐標(biāo)系下的反饋信號i c；d、ieq;i cm、Lq分別與其參考值f、i_f作比較，其差分別通過PI調(diào)節(jié)器控制后分別得到dq坐標(biāo)系下的輸出調(diào)制
Vodregl、^Oqregl °
[0029]僅通過電容電流反饋控制模塊抑制負(fù)載電流的基波和所有諧波分量流入輸出電容，在負(fù)載電流諧波分量較大時需大幅提高輸出電容電流反饋控制模塊中PI控制的增益和帶寬，但往往導(dǎo)致逆變器的輸出電壓出現(xiàn)震蕩等不穩(wěn)定現(xiàn)象。引入輸出電感電流前饋控