CN102170132B - 一种用于三相电压型变流器的电流跟踪控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于三相电压型变流器电流跟踪控制方法。通过误差电流矢量ΔI的区间直接确定变流器输出的电压矢量V_k，而不用计算电压矢量所在的区间，大大减小了运算量，方便数字实现。

Description

一种用于三相电压型变流器的电流跟踪控制方法

技术领域

本发明属于电力电子领域，提出了一种用于三相电压型变流器电流跟踪控制方法。

背景技术

目前，三相电压型变流器有两类SVPWM电流跟踪控制方法。第一类是对动态响应要求不高的正弦波电流跟踪场合，例如应用于无功补偿；第二类则是需要快速的电流响应，例如应用于有源电力滤波器。实现第二类SVPWM一般采用滞环电流控制和SVPWM相结合的方式。该类方法通常需要确定误差电流矢量区间和指令电压矢量所在的区间，然后综合利用误差电流矢量区间和指令电压矢量的区间判断选择最终输出的电压矢量。

本发明的一种用于三相电压型变流器电流跟踪控制方法。通过判断误差电流矢量所在区间直接确定变流器输出的电压矢量，而不用计算指令电压矢量所在的区间，大大减小了运算量，方便数字实现。

发明内容

本发明的一种用于三相电压型变流器电流跟踪控制方法。通过判断误差电流矢量所在区间直接确定变流器输出的电压矢量，而不用计算指令电压矢量所在的区间，大大减小了运算量，方便数字实现。这样一种用于三相电压型变流器的电流跟踪控制方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，实时检测变流器输出侧三相电流i_ia，i_ib，i_ic，网侧三相电流i_sa，i_sb，i_sc，网侧三相电压u_sa，u_sb，u_sc和变流器直流电容电压U_dc，将网侧三相电流进行低通滤波，提取基波分量i_sa0，i_sb0，i_sc0，然后相减得到谐波电流，再取反得到指令电流

$i_a^{*}=-(i_{\mathrm{sa}}-i_{\mathrm{sa}0})$

$i_b^{*}=-(i_{\mathrm{sb}}-i_{\mathrm{sb}0})$

$i_c^{*}=-(i_{\mathrm{sc}}-i_{\mathrm{sc}0})$

第二步，将该三相电流的指令值与第一步检测得到的变流器输出侧的电流值i_ia，i_ib，i_ic比较得到三相电流偏差信号Δi_a，Δi_b，Δi_c；

${\mathrm{\Δi}}_a=i_a^{*}-i_{\mathrm{ia}}$

${\mathrm{\Δi}}_b=i_b^{*}-i_{\mathrm{ib}}$

${\mathrm{\Δi}}_c=i_c^{*}-i_{\mathrm{ic}}$

第三步，根据三相电流的偏差信号Δi_a，Δi_b，Δi_c的正负极性，判断由Δi_a，Δi_b，Δi_c合成的误差电流矢量ΔI的区间；

第四步，根据误差电流矢量ΔI的区间直接得到变流器输出的电压矢量V_k。

其中，第三步中所述的方法是根据三相误差电流Δi_a，Δi_b，Δi_c是否大于0或者设定阈值β，综合判断出由Δi_a，Δi_b，Δi_c合成的误差电流矢量ΔI的区间；

SaSbSc	100	110	010	011	001	101
							ΔIk区间	1	2	3	4	5	6

其中，第四步中所述的变流器输出的电压矢量的确定方法为：

$L\frac{\mathrm{d\ΔI}}{\mathrm{dt}}=V^{*}-V_k$

式中：L-连接电抗器电感；V^*-指令电压值；Vk-变流器输出的电压值，t-时间；

根据上式可知：选择误差电流矢量区间包含的电压矢量可实现电流的跟踪；

ΔIk区间	1	2	3	4	5	6
							Vk	V1(100)	V2(110)	V3(010)	V4(011)	V5(001)	V6(101)

本发明的有益效果是：

1.依据本发明的控制方法原理清晰，逻辑实现简单方便；

2.依据本发明的控制方法不用判断指令电压矢量所在的区间；

3.依据本发明的控制方法采用矢量控制，直流电压利用率有所提高。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为依据本发明的控制方法的实施例中误差电流矢量ΔI扇区图。

图2为依据本发明的控制方法的指令电压矢量V^*和变流器输出电压矢量V_k的矢量关系。

图3为依据本发明的控制方法实施例控制系统框图。

具体实施方式

当采用三相变流器解决电网中谐波问题时，可采用本电流跟踪控制方法实现对指令电流的跟踪控制。

第一步，实时检测变流器输出侧三相电流i_ia，i_ib，i_ic，网侧三相电流i_sa，i_sb，i_sc，网侧三相电压u_sa，u_sb，u_sc和变流器直流电容电压U_dc，将网侧三相电流进行低通滤波，提取基波分量i_sa0，i_sb0，i_sc0，然后相减得到谐波电流，再取反得到指令电流

$i_a^{*}=-(i_{\mathrm{sa}}-i_{\mathrm{sa}0})$

$i_b^{*}=-(i_{\mathrm{sb}}-i_{\mathrm{sb}0})$

$i_c^{*}=-(i_{\mathrm{sc}}-i_{\mathrm{sc}0})$

第二步，将该三相电流的指令值与第一步检测得到的变流器输出侧的电流值i_ia，i_ib，i_ic比较得到三相电流偏差信号Δi_a，Δi_b，Δi_c；

${\mathrm{\Δi}}_a=i_a^{*}-i_{\mathrm{ia}}$

${\mathrm{\Δi}}_b=i_b^{*}-i_{\mathrm{ib}}$

${\mathrm{\Δi}}_c=i_c^{*}-i_{\mathrm{ic}}$

第三步，根据三相误差电流Δi_a，Δi_b，Δi_c是否大于0或者设定阈值β，综合判断出由Δi_a，Δi_b，Δi_c合成的误差电流矢量ΔI的区间；ΔI可以划分为6个区间，考虑到区间的划分应有利于Δi_a，Δi_b，Δi_c正负极性的判断，区间划分如附图1所示。

SaSbSc	100	110	010	011	001	101
							ΔIk区间	1	2	3	4	5	6

第四步，根据误差电流矢量ΔI的区间直接得到变流器输出的电压矢量V_k。由画出矢量图，如附图2。由图可知，无论指令电压矢量V^*在何区域，误差电流矢量ΔI所在的区间包含的V_k对应的LdΔI/dt与-ΔI矢量夹角最小，从而使得LdΔI/dt在-ΔI方向具有最大分量。考虑ΔI所有区间，得到空间电压矢量的选取准则，即：选择误差电流矢量区间包含的电压矢量。对于三相变流器，选择合适的电压矢量V_k以控制误差电流矢量的变化率dΔI/dt，从而控制误差电流矢量ΔI，即Δi_a，Δi_b，Δi_c，实现了对指令电流的跟踪控制。整个控制系统框图如图3所示。

ΔIk区间	1	2	3	4	5	6
							Vk	V1(100)	V2(110)	V3(010)	V4(011)	V5(001)	V6(101)

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (1)

1.一种用于三相电压型变流器的电流跟踪控制方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，实时检测变流器输出侧三相电流i_ia，i_ib，i_ic，网侧三相电流i_sa，i_sb，i_sc，网侧三相电压u_sa，u_sb，u_sc和变流器直流电容电压U_dc，将网侧三相电流进行低通滤波，提取基波分量i_sa0，i_sb0，i_sc0，然后相减得到谐波电流，再取反得到指令电流

$i_a^{*}=-(i_{\mathrm{sa}}-i_{\mathrm{sa}0})$

$i_a^{*}=-(i_{\mathrm{sa}}-i_{\mathrm{sa}0})$

$i_a^{*}=-(i_{\mathrm{sa}}-i_{\mathrm{sa}0})$

第二步，将该三相电流的指令值与第一步检测得到的变流器输出侧的电流值i_ia，i_ib，i_ic比较得到三相电流偏差信号△i_a，△i_b，△i_c；

$\mathrm{\Δ}{i}_a=i_a^{*}-i_{\mathrm{ia}}$

$\mathrm{\Δ}{i}_b=i_b^{*}-i_{\mathrm{ib}}$

$\mathrm{\Δ}{i}_c=i_c^{*}-i_{\mathrm{ic}}$

第三步，根据三相电流的偏差信号△i_a，△i_b，△i_c的正负极性，判断由△i_a，△i_b，△i_c合成的误差电流矢量△I的区间；

第四步，根据误差电流矢量△I的区间直接得到变流器输出的电压矢量V_k；

第三步中所述的方法是根据三相误差电流△i_a，△i_b，△i_c是否大于0或者设定阈值β，综合判断出由△i_a，△i_b，△i_c合成的误差电流矢量△I的区间；

S_aS_bS_c 100 110 010 011 001 101 ΔI区间 1 2 3 4 5 6

第四步中所述的变流器输出的电压矢量的确定方法为：

$L\frac{\mathrm{d\ΔI}}{\mathrm{dt}}=V^{*}-V_k$

式中：L-连接电抗器电感；V*-指令电压值；Vk-变流器输出的电压值，t-时间；根据上式可知：选择误差电流矢量区间包含的电压矢量可实现电流的跟踪；

ΔI区间 1 2 3 4 5 6 V_k V₁(100) V₂(110) V₃(010) V₄(011) V₅(001) V₆(101)

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