CN107294139B - 一种电流源并网变换器控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电流源并网变换器控制方法，其内容是：采样直流侧输出电压与给定直流电压参考值相减得到电压误差信号，经第一PI调节器控制得到直流电流参考值；采样直流侧输出电流与电流参考值比较得到电流误差信号经第二PI调节器控制，直流侧输出电流通过反馈谐振控制，两者输出相减得到调制信号幅值，采样电网电压和检测电网电压的相角θ；将调制信号幅值乘以正交的单位信号sinθ与‑cosθ，得到两相静止坐标系下调制信号Mα和Mβ；采用陷波器滤除调制信号Mα和Mβ中的三次谐波，得到新的调制信号mα和mβ，然后分别计算出幅值m和相角信息再通过空间矢量调制方法产生驱动信号。本发明能够有效减小直流输出侧二倍频脉动，同时实现网侧电流正弦化。

Description

一种电流源并网变换器控制方法
技术领域
本发明属于一种电流源并网变换器控制方法，尤其是电网电压不平衡情况下电流源并网变换器控制方法。
背景技术
近年来，电力电子装置在工业市场和应用领域不断扩大，三相并网变换器作为网侧变流器，可实现单位功率因数运行，减小网侧电流畸变，并能够实现能量回馈。电流源并网变换器相比电压源并网变换器具有独特优势，比如输出电压可以从零开始向上调节，不存在桥臂直通的风险，可靠性高等，在光伏发电系统、风力发电系统、多电飞机供电系统、微电网系统等领域得到应用。
目前，电流源并网变换器控制方法的研究主要集中在三相电网电压平衡条件下，例如直接电流控制，间接电流控制，功率控制等。然而在实际系统中，电网电压会出现不平衡情况，采用传统方法将导致直流侧出现二倍频脉动，网侧电流畸变，污染电网同时降低系统运行性能。为了解决该问题，目前文献里通常采取的方式一般根据瞬时功率理论，以系统网侧有功功率恒定为控制目标，计算出电流参考指令，然后利用闭环控制解决上述问题。然而此类方法需要正序分量和负序分量的估计，导致控制算法复杂，系统控制延时，降低系统稳定裕度等问题。因此亟需一种行之有效的控制方法解决上述问题。
发明内容
本发明提出一种电流源并网变换器控制方法，与现有控制方法相比，无需正序分量和负序分量的计算，无需旋转坐标变换，无需检测网侧三相电流，系统控制延时小，稳定裕度高，同时原理简单易于实现。该方法内容包括以下步骤：
步骤1：通过电压霍尔传感器采样直流侧输出电压uo，与给定直流电压参考值uo *相减得到电压误差信号，再通过第一PI调节器控制得到直流电流参考值idc *；
步骤2：通过电流霍尔传感器采样直流侧输出电流idc，与直流电流参考值idc *相减后得到电流误差信号，然后电流误差信号通过第二PI调节器控制，直流侧输出电流idc通过反馈谐振控制，两者输出相减得到调制信号幅值M，其中，反馈谐振控制传递函数为
其中，n为谐波次数，ω为电网电压基波频率；
步骤3：通过电压霍尔传感器采样电网电压eabc，然后通过检测ea过零点得到电网电压的相角θ；
步骤4：将调制信号幅值M乘以正交的单位信号sinθ与-cosθ，得到两相静止坐标系下调制信号Mα和Mβ；
步骤5：采用陷波器F(s)滤除调制信号Mα和Mβ中的三次谐波，得到新的调制信号mα和mβ，然后分别计算出幅值m和相角信息再通过空间矢量调制方法产生驱动信号；其中，陷波器F(s)传递函数为
其中，K为调节系数。
本发明的有益效果是：本发明无需正序分量和负序分量的计算，无需旋转坐标变换，无需检测网侧三相电流，系统控制延时小，稳定裕度高，同时原理简单易于实现。本发明能够有效减小直流输出侧二倍频脉动，同时实现网侧电流正弦化。
附图说明
图1为电流源并网变换器电路原理图；
图2为本发明的电流源并网变换器控制方法原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细具体的说明。
本发明的一种电流源并网变换器控制方法，图1所示为电流源并网变换器电路原理图，图2所示为电流源并网变换器控制方法原理图，实施本发明方法包括以下步骤：
步骤1：通过电压霍尔传感器采样直流侧输出电压uo，与给定直流电压参考值uo *相减得到电压误差信号，再通过第一PI调节器控制得到直流电流参考值idc *；
步骤2：通过电流霍尔传感器采样直流侧输出电流idc，与直流电流参考值idc *相减后得到电流误差信号，然后电流误差信号通过第二PI调节器控制，直流侧输出电流idc通过反馈谐振控制，两者输出相减得到调制信号幅值M，其中，反馈谐振控制传递函数为
其中，n为谐波次数，ω为电网电压基波频率；
步骤3：通过电压霍尔传感器采样电网电压eabc，然后通过检测ea过零点得到电网电压的相角θ；
步骤4：将调制信号幅值M乘以正交的单位信号sinθ与-cosθ，得到两相静止坐标系下调制信号Mα和Mβ：
Mα＝Msinθ
Mβ＝-Mcosθ；
步骤5：采用陷波器滤除调制信号Mα和Mβ中的三次谐波，得到新的调制信号mα和mβ，然后分别计算出幅值和相角信息再通过空间矢量调制方法产生驱动信号。其中，陷波器传递函数为：

Claims (1)

1.一种电流源并网变换器控制方法，其特征在于：该方法内容包括以下步骤：
步骤1：通过电压霍尔传感器采样直流侧输出电压uo，与给定直流电压参考值uo *相减得到电压误差信号，再通过第一PI调节器控制得到直流电流参考值idc *；
步骤2：通过电流霍尔传感器采样直流侧输出电流idc，与直流电流参考值idc *相减后得到电流误差信号，然后电流误差信号通过第二PI调节器控制，直流侧输出电流idc通过反馈谐振控制，两者输出相减得到调制信号幅值M，其中，反馈谐振控制传递函数为
其中，n为谐波次数，ω为电网电压基波频率；
步骤3：通过电压霍尔传感器采样电网电压eabc，然后通过检测ea过零点得到电网电压的相角θ；
步骤4：将调制信号幅值M乘以正交的单位信号sinθ与-cosθ，得到两相静止坐标系下调制信号Mα和Mβ：
Mα＝Msinθ
Mβ＝-Mcosθ；
步骤5：采用陷波器F(s)滤除调制信号Mα和Mβ中的三次谐波，得到新的调制信号mα和mβ，然后分别计算出幅值和相角信息再通过空间矢量调制方法产生驱动信号；其中，陷波器F(s)传递函数为
其中，K为调节系数。
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