CN101951174A - 电网电压不平衡情况下pwm变换器恒频直接功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于风力发电机功率变换装置控制领域，涉及一种电网电压不平衡情况下PWM变换器恒频直接功率控制方法，包括：确定采样频率；采集三相电网电压、三相电网电流和直流侧电压，并分别计算三相静止坐标系中电网电压和电流的合成矢量E和I；电网电压和电流正、负序分量计算；计算瞬时功率和瞬时功率误差；计算变换器参考电压，并对其进行反变换；对变换器参考电压限幅，得到限幅后变换器参考电压合成矢量；采用空间矢量调制算法限幅后变换器参考电压合成矢量进行调制后输出变换器电压。本发明能够更为有效地抑制系统有功功率波动，大幅减小交流侧电流谐波，且输出变换器电压开关频率恒定，使输出滤波器参数设计更加简单。

Description

电网电压不平衡情况下PWM变换器恒频直接功率控制方法

技术领域

本发明属于风力发电机功率变换装置控制领域，涉及交直流系统能量转换装置领域的相关技术。

背景技术

PWM变换器具有功率因数高、输入电流谐波含量少、直流侧电压恒定和功率可双向流动等优点，在分布式发电、交流传动、有源滤波、无功补偿和可再生能源利用等领域得到广泛应用。

目前，国外对PWM变换器控制策略主要分为矢量控制和直接功率控制两大类，直接功率控制以控制算法简单、动态性能好、效率高、鲁棒性好等优点得到国内外众多学者的关注。传统的直接功率控制存在输出开关频率不固定和系统采样频率较高等缺点，因此恒频直接功率控制成为此类控制策略中的研究热点。

电网电压不平衡会在PWM变换器交流侧产生大量谐波电流并使系统有功功率大幅波动，严重时会引起系统性能急剧恶化。为改善系统性能，很多学者在矢量控制策略的基础上提出了很多改进算法，但在恒频直接功率控制策略中，应对电网电压不平衡的改进算法目前尚不多见。

发明内容

本发明针对电网电压不平衡情况下，系统有功功率大幅波动和交流侧电流严重畸变的情况，提出一种改进的恒频直接功率控制方法，该方法可以有效地抑制系统有功功率波动，大幅减小交流侧电流谐波。本发明的技术方案如下：

一种电网电压不平衡情况下PWM变换器恒频直接功率控制方法，包括下列步骤：

(1)确定采样频率；

(2)采集三相电网电压、三相电网电流和直流侧电压，并分别计算三相静止坐标系中电网电压和电流的合成矢量E和I；

(3)电网电压和电流正、负序分量计算

建立双旋转坐标系，将电网电压正、负序分量分别定位在正、负序旋转坐标系的d轴上，d^p和q^p为正序旋转坐标系d、q轴，以角速度ω逆时针旋转；dⁿ和qⁿ为负序旋转坐标系d、q轴，以角速度ω顺时针旋转；

为电网正序电压d轴分量；为电网负序电压d轴分量；

和

为电网正序电流d、q轴分量；和

为电网负序电流d、q轴分量；和为旋转坐标系下电网电流正、负序合成矢量；θ^p、θⁿ为正、负序旋转坐标系d轴与A轴夹角；

将电网电压分别进行正、负序旋转坐标变换，并将变换后的电网电压经低通滤波处理，得到电网电压的正序分量和负序分量，对电网电流同样依次进行正、负序旋转坐标变换，然后经低通滤波后，即可得到电网电流的正、负序分量；

(4)瞬时功率计算

按下列公式分别计算有功功率P和无功功率Q，

$\left\{\begin{array}{c}P=P_0+P_{c2}\cos ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)+P_{s2}\sin ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)\\ Q=Q_0+Q_{c2}\cos ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)+Q_{s2}\sin ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)\end{array}\right.$

式中

$P_0=1.5(E_d^p{I}_d^p+E_q^p{I}_q^p+E_d^n{I}_d^n+E_q^n{I}_q^n)$

$P_{c2}=1.5(E_d^p{I}_d^n+E_q^p{I}_q^n+E_d^n{I}_d^p+E_q^n{I}_q^p)$

$P_{s2}=1.5(E_q^n{I}_d^p+E_d^n{I}_q^p+E_q^p{I}_d^n+E_d^p{I}_q^n)$

$Q_0=1.5(E_q^p{I}_d^p-E_d^p{I}_q^p+E_q^n{I}_d^n-E_d^n{I}_q^n)$

$Q_{c2}=1.5(E_q^p{I}_d^n-E_d^p{I}_q^n+E_q^n{I}_d^p-E_d^n{I}_q^p)$

$Q_{s2}=1.5(E_d^p{I}_d^n-E_q^p{I}_q^n+E_d^n{I}_d^p-E_q^n{I}_q^p)$

其中，P₀为有功功率直流分量；P_c2为以余弦规律变化的有功功率二倍频分量幅值；P_s2为以正弦规律变化的有功功率二倍频分量幅值；Q₀为无功功率直流分量；Q_c2为以余弦规律变化的无功功率二倍频分量幅值；Q_s2为以正弦规律变化的无功功率二倍频分量幅值；

(5)瞬时功率误差计算

计算实际直流侧电压与参考值之间的误差，将此误差经PI调节器运算后转换为系统有功功率参考值，即P₀参考值；P_c2、P_s2和Q₀参考值为0，通过与实际的瞬时功率相减后可获得功率误差；

(6)变换器参考电压计算

根据功率误差参数按照下式计算变换器参考电压

$\left\{\begin{array}{c}{U}_d^p=-\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^p{\mathrm{\ΔP}}_0-E_d^n{\mathrm{\ΔP}}_{c2}}{{\left(E_d^p\right)}^2-{\left(E_d^n\right)}^2}+E_d^p+{\mathrm{\ωLI}}_q^p\\ U_q^p=\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^p{\mathrm{\ΔQ}}_0+E_d^n{\mathrm{\ΔP}}_{s2}}{{\left(E_d^p\right)}^2+{\left(E_d^n\right)}^2}-{\mathrm{\ωLI}}_d^p\\ U_d^n=-\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^n{\mathrm{\ΔP}}_0-E_d^p{\mathrm{\ΔP}}_{c2}}{{\left(E_d^n\right)}^2-{\left(E_d^p\right)}^2}+E_d^n-{\mathrm{\ωLI}}_q^n\\ U_q^n=\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^n{\mathrm{\ΔQ}}_0-E_d^p{\mathrm{\ΔP}}_{s2}}{{\left(E_d^p\right)}^2+{\left(E_d^n\right)}^2}+{\mathrm{\ωLI}}_d^n\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{dq}}^p=U_d^p+j{U}_q^p\\ U_{\mathrm{dq}}^n+U_d^n+{\mathrm{jU}}_q^n\end{array}\right.$

式中，和为变换器正序参考电压d、q轴分量；

和

为变换器负序参考电压d、q轴分量；

和

为旋转坐标系下变换器正、负序参考电压合成矢量；T_s为系统采样周期；ω为电网电压角速度；L为输入侧升压电感；

(7)变换器参考电压反变换

对旋转坐标系下的变换器正、负序参考电压进行反变换

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α\β}}^p=e^{j{\mathrm{\θ}}^p}{U}_{\mathrm{dq}}^p\\ U_{\mathrm{\α\β}}^p=U_{\mathrm{\α}}^p+{\mathrm{jU}}_{\mathrm{\β}}^p\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α\β}}^n=e^{-j{\mathrm{\θ}}^n}{U}_{\mathrm{dq}}^n\\ U_{\mathrm{\α\β}}^n=U_{\mathrm{\α}}^n+{\mathrm{jU}}_{\mathrm{\β}}^n\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}=U_{\mathrm{\α}}^p+U_{\mathrm{\α}}^n\\ U_{\mathrm{\β}}=U_{\mathrm{\β}}^p+U_{\mathrm{\β}}^n\end{array}\right.$

式中，

和为变换器正序参考电压α、β轴分量；

和

为变换器负序参考电压α、β轴分量；

和为两相静止坐标系下变换器正、负序参考电压合成矢量；U_α和U_β为两相静止坐标系下变换器参考电压α、β轴分量；

(8)电压限幅

根据变换器能输出的最高电压，对两相静止坐标系下变换器参考电压α、β轴分量U_α和U_β进行限幅，限幅后再将电压合成，得到限幅后变换器参考电压合成矢量；

(9)采用空间矢量调制算法对限幅后变换器参考电压合成矢量进行调制后输出变换器电压。

本发明针对电网电压不平衡情况，加入了对负序分量的处理，从而更为有效地抑制系统有功功率波动，大幅减小交流侧电流谐波，且输出变换器电压开关频率恒定，使输出滤波器参数设计更加简单。

附图说明

图1为三相电压型PWM变换器主电路拓扑结构。

图2为电网电压电流矢量图。

图3为系统结构框图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明做进一步详述。

三相电压型PWM变换器主电路拓扑结构如图1所示，图中E_a、E_b和E_c为三相电网电压；I_a、I_b和I_c为三相电网电流；U_a、U_b和U_c为变换器相电压；U_DC为直流侧电压；L为输入侧升压电感；R为输入侧电阻；R_L为负载电阻。电网电压不平衡时，电压包括正序分量、负序分量和零序分量。对于三相无中线系统，可以不考虑零序分量，此时在旋转坐标系中，除了逆时针旋转的正序分量外，还包括顺时针旋转的负序分量。本发明针对电网电压不平衡情况，加入了对负序分量的处理，具体步骤如下：

1确定采样频率

系统采样频率主要由以下几种因素决定：

1)功率器件的开关频率，系统采样频率应小于器件允许的开关频率。

2)模拟量采集转换时间，系统采样周期(即系统采样频率的倒数)应大于系统所有模拟量采集转换时间之和。

3)算法执行时间，系统采样周期应大于算法执行时间。

4)系统最大开关损耗，系统开关损耗与采样频率成正比，因此采样频率不能过高。

5)运算精度，系统采样频率应为交流侧输入信号基波频率十倍以上。

在本实施例中，交流侧输入信号基波频率为50Hz，经过综合考虑，系统采样频率选为5kHz。

2数据采集

系统共有7路模拟量采集接口，分别采集三相电网电压、三相电网电流和直流侧电压。其中三相电网电压和电流用于计算系统瞬时功率和变换器参考电压矢量，直流侧电压与直流参考电压做运算后输出P₀参考值，以此达到直流电压可控的目的。模拟量采集可以选用专用的AD芯片，也可以用微处理器内部AD转换接口，由于系统模拟量采集路数较多，因此要选用快速的AD转换方式以节省时间。在本实施例中，微处理器选用TI公司的TMS320F28335，使用微处理器内部AD转换接口采集模拟量。

采集到三相电网电压和三相电网电流值后，可根据下式计算三相静止坐标系中电网电压和电流的合成矢量

$\left\{\begin{array}{c}E=\frac{2}{3}(E_a+E_b{e}^{j2/3\mathrm{\π}}+E_c{e}^{-j2/3\mathrm{\π}})\\ I=\frac{2}{3}(I_a+I_b{e}^{j2/3\mathrm{\π}}+I_c{e}^{-j2/3\mathrm{\π}})\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，E_a、E_b和E_c为三相电网电压矢量；I_a、I_b和I_c为三相电网电流矢量；E、I为三相静止坐标系下电网电压、电流合成矢量。

3电网电压和电流正、负序分量计算

本实施例中需将电网电压和电流从三相静止坐标系转换至两相旋转坐标系，然后进行处理。对于三相无中线系统，电网电压不平衡时在旋转坐标系中，除了逆时针旋转的正序分量外，还包括顺时针旋转的负序分量。为此建立了双旋转坐标系，采用电网电压定向，将电网电压正、负序分量分别定位在正、负序旋转坐标系的d轴上，则系统电网电压和电流矢量图如图2所示。图中，A、B、C为三相静止坐标轴；α、β为两相静止坐标轴；d^p和q^p为正序旋转坐标系d、q轴，以角速度ω逆时针旋转；dⁿ和qⁿ为负序旋转坐标系d、q轴，以角速度ω顺时针旋转；为电网正序电压d轴分量；为电网负序电压d轴分量；

和

为电网正序电流d、q轴分量；

和为电网负序电流d、q轴分量；和为旋转坐标系下电网电流正、负序合成矢量；θ^p、θⁿ为正、负序旋转坐标系d轴与A轴夹角，由于电网电压不平衡情况很多，因此θ^p和θⁿ初始取值不相等且不固定。

系统具有双旋转坐标系，根据采集到的电网电压，软件中首先用2路锁相环分别锁定正、负序角度θ^p和θⁿ。

电网电压方程如下

$E=e^{{\mathrm{j\θ}}^p}{E}_d^p+e^{-{\mathrm{j\θ}}^n}{E}_d^n---\left(2\right)$

将电网电压首先全部进行正序旋转坐标变换，即将式(2)左右两边均乘以

得

$e^{-j{\mathrm{\θ}}^p}E=E_d^p+e^{-j({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)}{E}_d^n---\left(3\right)$

式(3)左边为已知量，由式(3)可见，变换后正序分量体现为直流量，而负序分量体现为交流量，将变换后的电压经软件低通滤波处理后即可得到正序分量，与此类似可得到负序分量。对电网电流同样先依次进行正、负序旋转坐标变换，然后经低通滤波后，即可得到电网电流的正、负序分量。

4瞬时功率计算

已知电网电压和电流的正、负序分量，就可以分别计算出瞬时有功功率和无功功率

$\left\{\begin{array}{c}P=P_0+P_{c2}\cos ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)+P_{s2}\sin ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)\\ Q=Q_0+Q_{c2}\cos ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)+Q_{s2}\sin ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)\end{array}\right.---\left(4\right)$

式中

$P_0=1.5(E_d^p{I}_d^p+E_q^p{I}_q^p+E_d^n{I}_d^n+E_q^n{I}_q^n)$

$P_{c2}=1.5(E_d^p{I}_d^n+E_q^p{I}_q^n+E_d^n{I}_d^p+E_q^n{I}_q^p)$

$P_{s2}=1.5(E_q^n{I}_d^p+E_d^n{I}_q^p+E_q^p{I}_d^n+E_d^p{I}_q^n)$

$Q_0=1.5(E_q^p{I}_d^p-E_d^p{I}_q^p+E_q^n{I}_d^n-E_d^n{I}_q^n)$

$Q_{c2}=1.5(E_q^p{I}_d^n-E_d^p{I}_q^n+E_q^n{I}_d^p-E_d^n{I}_q^p)$

$Q_{s2}=1.5(E_d^p{I}_d^n-E_q^p{I}_q^n+E_d^n{I}_d^p-E_q^n{I}_q^p)$

其中，P₀为有功功率直流分量；P_c2为以余弦规律变化的有功功率二倍频分量幅值；P_s2为以正弦规律变化的有功功率二倍频分量幅值；Q₀为无功功率直流分量；Q_c2为以余弦规律变化的无功功率二倍频分量幅值；Q_s2为以正弦规律变化的无功功率二倍频分量幅值。

5瞬时功率误差计算

为抑制有功功率的波动，控制器应使P₀等于系统有功功率参考值，同时使P_c2、P_s2和Q₀等于0。为了使直流侧电压稳定，应给出直流参考电压U_{DC_ref}，并实时计算实际直流侧电压与参考值之间的误差，将此误差经PI调节器运算后转换为系统有功功率参考值，即P₀参考值；P_c2、P_s2和Q₀参考值为0，通过与实际的瞬时功率相减后可获得功率误差

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔP}}_0=P_0^{*}-P_0\\ {\mathrm{\ΔQ}}_0=Q_0^{*}-Q_0\\ {\mathrm{\ΔP}}_{s2}=P_{s2}^{*}-P_{s2}\\ {\mathrm{\ΔP}}_{c2}=P_{c2}^{*}-P_{c2}\end{array}\right.---\left(5\right)$

6变换器参考电压计算

由于输入侧电阻R很小，将其忽略后，由功率误差等参数可计算变换器参考电压

$\left\{\begin{array}{c}{U}_d^p=-\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^p{\mathrm{\ΔP}}_0-E_d^n{\mathrm{\ΔP}}_{c2}}{{\left(E_d^p\right)}^2-{\left(E_d^n\right)}^2}+E_d^p+{\mathrm{\ωLI}}_q^p\\ U_q^p=\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^p{\mathrm{\ΔQ}}_0+E_d^n{\mathrm{\ΔP}}_{s2}}{{\left(E_d^p\right)}^2+{\left(E_d^n\right)}^2}-{\mathrm{\ωLI}}_d^p\\ U_d^n=-\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^n{\mathrm{\ΔP}}_0-E_d^p{\mathrm{\ΔP}}_{c2}}{{\left(E_d^n\right)}^2-{\left(E_d^p\right)}^2}+E_d^n-{\mathrm{\ωLI}}_q^n\\ U_q^n=\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^n{\mathrm{\ΔQ}}_0-E_d^p{\mathrm{\ΔP}}_{s2}}{{\left(E_d^p\right)}^2+{\left(E_d^n\right)}^2}+{\mathrm{\ωLI}}_d^n\end{array}\right.---\left(6\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{dq}}^p=U_d^p+j{U}_q^p\\ U_{\mathrm{dq}}^n+U_d^n+{\mathrm{jU}}_q^n\end{array}\right.---\left(7\right)$

式中，和

为变换器正序参考电压d、q轴分量；

和

为变换器负序参考电压d、q轴分量；

和

为旋转坐标系下变换器正、负序参考电压合成矢量；T_s为系统采样周期；ω为电网电压角速度；L为输入侧升压电感。

7变换器参考电压反变换

为了满足调制算法的要求，旋转坐标系下的变换器正、负序参考电压还需进行反变换

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α\β}}^p=e^{j{\mathrm{\θ}}^p}{U}_{\mathrm{dq}}^p\\ U_{\mathrm{\α\β}}^p=U_{\mathrm{\α}}^p+{\mathrm{jU}}_{\mathrm{\β}}^p\end{array}\right.---\left(8\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α\β}}^n=e^{-j{\mathrm{\θ}}^n}{U}_{\mathrm{dq}}^n\\ U_{\mathrm{\α\β}}^n=U_{\mathrm{\α}}^n+{\mathrm{jU}}_{\mathrm{\β}}^n\end{array}\right.---\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}=U_{\mathrm{\α}}^p+U_{\mathrm{\α}}^n\\ U_{\mathrm{\β}}=U_{\mathrm{\β}}^p+U_{\mathrm{\β}}^n\end{array}\right.---\left(10\right)$

式中，

和

为变换器正序参考电压α、β轴分量；

和

为变换器负序参考电压α、β轴分量；

和

为两相静止坐标系下变换器正、负序参考电压合成矢量；U_α和U_β为两相静止坐标系下变换器参考电压α、β轴分量。

8电压限幅及调制输出

变换器能输出的最高电压由直流侧电压决定，如果在一个采样周期内功率误差较大，则根据式(10)计算出的U_α和U_β合成后可能会超过变换器能输出的最高电压，因此可依照式(11)对其进行限幅，限幅后再将电压合成即可得变换器输出电压矢量。

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}^{\′}=\frac{U_{\mathrm{\α}}{U}_{\max }}{\sqrt{U_{\mathrm{\α}}^2+U_{\mathrm{\β}}^2}}\\ U_{\mathrm{\β}}^{\′}=\frac{U_{\mathrm{\β}}{U}_{\max }}{\sqrt{U_{\mathrm{\α}}^2+U_{\mathrm{\β}}^2}}\\ U=U_{\mathrm{\α}}^{\′}+{\mathrm{jU}}_{\mathrm{\β}}^{\′}\end{array}\right.---\left(11\right)$

式中，U′_α和U′_β为限幅后两相静止坐标系下变换器参考电压α、β轴分量；U_max为变换器输出最高电压幅值；U为限幅后变换器参考电压合成矢量。

9得到限幅后变换器参考电压合成矢量后，为保证恒频输出特性，可以用空间矢量调制算法进行调制后输出变换器电压。

Claims (1)

1.一种电网电压不平衡情况下PWM变换器恒频直接功率控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)确定采样频率；

(2)采集三相电网电压、三相电网电流和直流侧电压，并分别计算三相静止坐标系中电网电压和电流的合成矢量E和I；

(3)电网电压和电流正、负序分量计算

建立双旋转坐标系，将电网电压正、负序分量分别定位在正、负序旋转坐标系的d轴上，d^p和q^p为正序旋转坐标系d、q轴，以角速度ω逆时针旋转；dⁿ和qⁿ为负序旋转坐标系d、q轴，以角速度ω顺时针旋转；

为电网正序电压d轴分量；

为电网负序电压d轴分量；和为电网正序电流d、q轴分量；和

为电网负序电流d、q轴分量；

和

为旋转坐标系下电网电流正、负序合成矢量；θ^p、θⁿ为正、负序旋转坐标系d轴与A轴夹角；

将电网电压分别进行正、负序旋转坐标变换，并将变换后的电网电压经低通滤波处理，得到电网电压的正序分量和负序分量，对电网电流同样依次进行正、负序旋转坐标变换，然后经低通滤波后，即可得到电网电流的正、负序分量；

(4)瞬时功率计算

按下列公式分别计算有功功率P和无功功率Q，

$\left\{\begin{array}{c}P=P_0+P_{c2}\cos ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)+P_{s2}\sin ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)\\ Q=Q_0+Q_{c2}\cos ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)+Q_{s2}\sin ({\mathrm{\θ}}^p+{\mathrm{\θ}}^n)\end{array}\right.$

式中

$P_0=1.5(E_d^p{I}_d^p+E_q^p{I}_q^p+E_d^n{I}_d^n+E_q^n{I}_q^n)$

$P_{c2}=1.5(E_d^p{I}_d^n+E_q^p{I}_q^n+E_d^n{I}_d^p+E_q^n{I}_q^p)$

$P_{s2}=1.5(E_q^n{I}_d^p+E_d^n{I}_q^p+E_q^p{I}_d^n+E_d^p{I}_q^n)$

$Q_0=1.5(E_q^p{I}_d^p-E_d^p{I}_q^p+E_q^n{I}_d^n-E_d^n{I}_q^n)$

$Q_{c2}=1.5(E_q^p{I}_d^n-E_d^p{I}_q^n+E_q^n{I}_d^p-E_d^n{I}_q^p)$

$Q_{s2}=1.5(E_d^p{I}_d^n-E_q^p{I}_q^n+E_d^n{I}_d^p-E_q^n{I}_q^p)$

其中，P₀为有功功率直流分量；P_c2为以余弦规律变化的有功功率二倍频分量幅值；P_s2为以正弦规律变化的有功功率二倍频分量幅值；Q₀为无功功率直流分量；Q_c2为以余弦规律变化的无功功率二倍频分量幅值；Q_s2为以正弦规律变化的无功功率二倍频分量幅值；

(5)瞬时功率误差计算

计算实际直流侧电压与参考值之间的误差，将此误差经PI调节器运算后转换为系统有功功率参考值，即P₀参考值；P_c2、P_s2和Q₀参考值为0，通过与实际的瞬时功率相减后可获得功率误差；

(6)变换器参考电压计算

根据功率误差参数按照下式计算变换器参考电压

$\left\{\begin{array}{c}{U}_d^p=-\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^p{\mathrm{\ΔP}}_0-E_d^n{\mathrm{\ΔP}}_{c2}}{{\left(E_d^p\right)}^2-{\left(E_d^n\right)}^2}+E_d^p+{\mathrm{\ωLI}}_q^p\\ U_q^p=\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^p{\mathrm{\ΔQ}}_0+E_d^n{\mathrm{\ΔP}}_{s2}}{{\left(E_d^p\right)}^2+{\left(E_d^n\right)}^2}-{\mathrm{\ωLI}}_d^p\\ U_d^n=-\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^n{\mathrm{\ΔP}}_0-E_d^p{\mathrm{\ΔP}}_{c2}}{{\left(E_d^n\right)}^2-{\left(E_d^p\right)}^2}+E_d^n-{\mathrm{\ωLI}}_q^n\\ U_q^n=\frac{2L}{{3T}_s}\frac{E_d^n{\mathrm{\ΔQ}}_0-E_d^p{\mathrm{\ΔP}}_{s2}}{{\left(E_d^p\right)}^2+{\left(E_d^n\right)}^2}+{\mathrm{\ωLI}}_d^n\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{dq}}^p=U_d^p+j{U}_q^p\\ U_{\mathrm{dq}}^n+U_d^n+{\mathrm{jU}}_q^n\end{array}\right.$

式中，

和

为变换器正序参考电压d、q轴分量；

和为变换器负序参考电压d、q轴分量；

和为旋转坐标系下变换器正、负序参考电压合成矢量；T_s为系统采样周期；ω为电网电压角速度；L为输入侧升压电感；

(7)变换器参考电压反变换

对旋转坐标系下的变换器正、负序参考电压进行反变换

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α\β}}^p=e^{j{\mathrm{\θ}}^p}{U}_{\mathrm{dq}}^p\\ U_{\mathrm{\α\β}}^p=U_{\mathrm{\α}}^p+{\mathrm{jU}}_{\mathrm{\β}}^p\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α\β}}^n=e^{-j{\mathrm{\θ}}^n}{U}_{\mathrm{dq}}^n\\ U_{\mathrm{\α\β}}^n=U_{\mathrm{\α}}^n+{\mathrm{jU}}_{\mathrm{\β}}^n\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}=U_{\mathrm{\α}}^p+U_{\mathrm{\α}}^n\\ U_{\mathrm{\β}}=U_{\mathrm{\β}}^p+U_{\mathrm{\β}}^n\end{array}\right.$

式中，

和

为变换器正序参考电压α、β轴分量；

和

为变换器负序参考电压α、β轴分量；

和

为两相静止坐标系下变换器正、负序参考电压合成矢量；U_α和U_β为两相静止坐标系下变换器参考电压α、β轴分量；

(8)电压限幅

根据变换器能输出的最高电压，对两相静止坐标系下变换器参考电压α、β轴分量U_α和U_β进行限幅，限幅后再将电压合成，得到限幅后变换器参考电压合成矢量；

(9)采用空间矢量调制算法对限幅后变换器参考电压合成矢量进行调制后输出变换器电压。

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