CN107968418A - 基于小容量负序模块的三相并网变流器电流对成控制电路 - Google Patents

基于小容量负序模块的三相并网变流器电流对成控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于小容量负序模块的三相并网变流器电流对成控制电路，它是由一台大容量的低频功率模块、一台小容量高频负序模块以及滤波电感L和线路的寄生电阻R组成；所述的两个三相变流器模块通过隔离变压器输出的绕组串联接入电网。本发明采用双频控制的复合式三相并网变流器，在三相网压不对称情况下，通过正负序分量独立控制，实现网侧电流对称控制和直流母线电压的稳定，克服传统并网变流器不对称电流控制的二者难以兼顾的弱点，在大功率整流、大容量交流传动以及大容量新能源发电场合有着广阔应用前景。

Description

基于小容量负序模块的三相并网变流器电流对成控制电路
技术领域
本发明涉及控制电路，具体涉及一种基于小容量负序模块的三相并网变流器电流对成控制电路。
背景技术
三相并网变流器是新能源发电系统、大容量交流调速等大功率变换系统的核心部件，其并网接入点容易出现三相电网电压出现幅值不对称，相位角延迟或超前等不平衡情况，根据三相系统的对称分量分析，不平衡电压可以表示成正序电压，负序电压，零序电压之和，其中正序电压，负序电压都可以看做是平衡电压，可以用同样的控制策略来消除电流谐波。但传统的三相并网变流器电流控制策略只考虑正序平衡电压的控制，而负序电压的存在会导致三相电流中产生负序电流，负序电流和正序电流叠加，会使电流不平衡，严重时会损坏并网变流器等相关设备。根据功率平衡理论，负序电流和正序电压的乘积，会导致直流侧输入功率中含有二次有功谐波，同样输出功率中含有二次有功谐波，表现在直流母线电压上就是电压值不稳定，围绕着设定电压值上下波动，波动频率二倍于电网电压频率，而直流母线含有二次谐波时，当采用两相同步参考坐标下的控制方式时，会使电流的设定值中存在二次谐波，反过来又会对直流母线产生不利影响，最终使得进网电流中含有和直流母线电压对应次数的谐波成份，降低进网电流质量。
当前对于三相网压不平衡的控制策略主要分为两类，第一类以进网电流对称为目标的电流控制策略，将三相不平衡电压通过对称分量法，将正序和负序分量分离，用两套控制系统分别控制正序电流和负序电流，并将负序电流控制为零，从而实现网侧电流对称控制目的，该类方案控制较为复杂，且在实现交流电流对称控制时，会出现直流侧母线存在偶次谐波的脉动功率，影响网侧电流波形质量；第二类是以直流母线电压为优先控制量的直接功率控制策略，根据瞬时功率平衡理论，计算三相并网变流器的有功功率、无功功率以及二次脉动功率与控制系统的正负序直轴、交轴电流指令以及变流器的输出交轴直轴分量的函数关系，计算出网侧电流的指令信号，并将系统二次脉动功率和无功功率控制成零，从而实现直流母线电压稳定的电流控制策略。总之在三相电压不对称的情况下，当前的三相并网变流器电流控制策略难以兼顾网侧电流对性和直流母线电压稳定控制。
发明内容
本发明的目的是：提供一种基于小容量负序模块的三相并网变流器电流对成控制电路，用于三相逆变器电网接入点的三相电网电压不对称时控制进网三相电流保持对称且保证网侧电流良好正弦度。
本发明的技术解决方案是：该基于小容量负序模块的三相并网变流器电流对成控制电路由一台大容量的低频功率模块、一台小容量高频负序模块以及滤波电感L和线路的寄生电阻R组成，大容量三相变流器模块工作于低频PWM方式用于向电网传递有功功率，低频工作保证整个并网变流器系统的功率变换效率，小容量负序模块工作于高频PWM方式，能够适时可靠的发生和电网电压中负序分量匹配的三相电压，该模块直流侧采用和大容量模块隔离的供电方式，且从能量角度看它是无功的不会对整个并网变流器的功率产生影响，滤波电感L用以抑制三相变流器PWM开关产生的谐波，提高进网电流的质量；Vc+为大功率并网变流器模块，Vg+表示电网电压中的正序分量，Vg-表示电网电压负序分量，Vc-为小容量高频模块，所述的两个三相变流器模块通过隔离变压器输出的绕组串联接入电网。
其中，所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器采用双频正负序分量独立空间矢量(SVM)，大容量三相变流器采用直流侧电压交流侧电流瞬时值反馈的SVM，小容量高频模块采用电压型控制的单闭环SVM；所述的控制电路采样三相不平衡电网电压，三相网侧电流，以及小容量高频负序模块发出的三相电压，三相电网电压采样后进行坐标变换，得到的直轴、交轴以及零序分量通过对称分量分析模块获得网侧电压的正序和负序分量的直轴、交轴以及相位角分量(θ+、θ-)，三相网侧电流采样坐标变换得到的电流igdq以及参与大容量变流器电流环路闭环解耦控制，实现有功电流和无功电流的独立控制；所述的小容量模块的高频电压SVM控制以电网电压的θ-作为参考量进行闭环控制，实现网侧电压负序分量的快速实时地跟踪。
其中，所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器采用双频SVM控制，使得大容量低频功率模块只进行网侧电压正序分量的锁相，进行直流侧电压和网侧电流瞬时值闭环控制，通过调节器的无静差调节，实现网侧电流的对称控制，而且根据瞬时功率平衡理论，该大容量功率变换器交流侧没有脉动功率分量，所以直流侧不含有偶次脉动成分，利于所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器系统的稳定可靠工作。
其中，所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器在A相100％电压，B相80％电压，C相90％电压不对称电网电压情况下，看出输出三相电流具有对称性好和波形质量高，同时直流侧电压在不对称电网电压情况下只有0.5V左右的波动。
本发明的优点是：1、采用双频控制的复合式三相并网变流器，在三相网压不对称情况下，通过正负序分量独立控制策略，实现了网侧电流对称控制和直流母线电压的稳定，克服了传统并网变流器不对称电流控制的二者难以兼顾的弱点，在大功率整流、大容量交流传动以及大容量新能源发电场合有着广阔应用前景；2、基于小容量负序模块的三相并网变流器电路中采用双频正负序分量独立控制策略，实现在电网电压不平衡情况下，三相并网变流器进网电流对称控制，并避免直流侧母线电压出现偶次脉动的问题；3、该复合式并网变流器中小容量高频模块用以实时跟踪网侧不平衡状态下的负序分量，实现网侧电流对称控制。
附图说明
图1是基于小容量模块的三相并网变流器电路原理图；
图2是基于小容量高频模块的大功率电流对称控制电路原理图；
图3是不对称三相电网所述的三相并网变流器三相网侧电压、电流对比图；
图4是直流侧母线电压示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案，但不能理解为是对技术方案的限制。
如图1所示，该基于小容量负序模块的三相并网变流器电流对成控制电路由一台大容量的低频功率模块、一台小容量高频负序模块以及滤波电感L和线路的寄生电阻R组成，大容量三相变流器模块工作于低频PWM方式用于向电网传递有功功率，低频工作保证整个并网变流器系统的功率变换效率，小容量负序模块工作于高频PWM方式，能够适时可靠的发生和电网电压中负序分量匹配的三相电压，该模块直流侧采用和大容量模块隔离的供电方式，且从能量角度看它是无功的不会对整个并网变流器的功率产生影响，滤波电感用以抑制三相变流器PWM开关产生的谐波，提高进网电流的质量；图1所示的Vc+为大功率并网变流器模块，Vg+表示电网电压中的正序分量，Vg-表示电网电压负序分量，Vc-为小容量高频模块，所述的两个三相变流器模块通过隔离变压器输出的绕组串联接入电网。
如图2所示，所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器采用双频正负序分量独立空间矢量(SVM)，大容量三相变流器采用直流侧电压交流侧电流瞬时值反馈的SVM，小容量高频模块采用电压型控制的单闭环SVM；所述的控制电路采样三相不平衡电网电压，三相网侧电流，以及小容量高频负序模块发出的三相电压，三相电网电压采样后进行坐标变换，得到的直轴、交轴以及零序分量通过对称分量分析模块获得网侧电压的正序和负序分量的直轴、交轴以及相位角分量(θ+、θ-)，三相网侧电流采样坐标变换得到的电流igdq以及参与大容量变流器电流环路闭环解耦控制，实现有功电流和无功电流的独立控制；所述的小容量模块的高频电压SVM控制以电网电压的θ-作为参考量进行闭环控制，实现网侧电压负序分量的快速实时地跟踪。
其中，所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器采用图2示出的双频SVM控制，使得大容量低频功率模块只进行网侧电压正序分量的锁相，进行直流侧电压和网侧电流瞬时值闭环控制，通过调节器的无静差调节，实现网侧电流的对称控制，而且根据瞬时功率平衡理论，该大容量功率变换器交流侧没有脉动功率分量，所以直流侧不含有偶次脉动成分，利于所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器系统的稳定可靠工作。
其中，如图3和表1所示，所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器在A相100％电压，B相80％电压，C相90％电压不对称电网电压情况下，看出输出三相电流具有对称性好和波形质量高等优点；如图4所示，同时直流侧电压在不对称电网电压情况下只有0.5V左右的波动。
表格1三相电网电压不对称得实际网侧三相电流的幅值、相位以及总谐波含量(THD)

Claims (3)

1.基于小容量负序模块的三相并网变流器电流对成控制电路，其特征是：该三相并网变流器电流对成控制电路是由一台大容量的低频功率模块、一台小容量高频负序模块以及滤波电感L和线路的寄生电阻R组成；大容量三相变流器模块工作于低频PWM方式用于向电网传递有功功率，低频工作保证整个并网变流器系统的功率变换效率；小容量负序模块工作于高频PWM方式，能够适时可靠的发生和电网电压中负序分量匹配的三相电压，该模块直流侧采用和大容量模块隔离的供电方式，且从能量角度看它是无功的不会对整个并网变流器的功率产生影响；滤波电感L用以抑制三相变流器PWM开关产生的谐波，提高进网电流的质量；Vc+为大功率并网变流器模块，Vg+表示电网电压中的正序分量，Vg-表示电网电压负序分量，Vc-为小容量高频模块；所述的两个三相变流器模块通过隔离变压器输出的绕组串联接入电网。
2.根据权利要求1所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器电流对成控制电路，其特征是：所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器采用双频正负序分量独立空间矢量(SVM)，大容量三相变流器采用直流侧电压交流侧电流瞬时值反馈的SVM，小容量高频模块采用电压型控制的单闭环SVM；所述的控制电路采样三相不平衡电网电压，三相网侧电流，以及小容量高频负序模块发出的三相电压，三相电网电压采样后进行坐标变换，得到的直轴、交轴以及零序分量通过对称分量分析模块获得网侧电压的正序和负序分量的直轴、交轴以及相位角分量(θ+、θ-)，三相网侧电流采样坐标变换得到的电流igdq以及参与大容量变流器电流环路闭环解耦控制，实现有功电流和无功电流的独立控制；所述的小容量模块的高频电压SVM控制以电网电压的θ-作为参考量进行闭环控制，实现网侧电压负序分量的快速实时地跟踪。
3.根据权利要求2所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器电流对成控制电路，其特征是：所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器采用双频SVM控制，使得大容量低频功率模块只进行网侧电压正序分量的锁相，进行直流侧电压和网侧电流瞬时值闭环控制，通过调节器的无静差调节，实现网侧电流的对称控制，而且根据瞬时功率平衡理论，该大容量功率变换器交流侧没有脉动功率分量，所以直流侧不含有偶次脉动成分，利于所述的基于小容量负序模块的三相并网变流器系统的稳定可靠工作。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108493967A (zh) * 2018-05-09 2018-09-04 合肥工业大学 不平衡负载条件下微网逆变器的电压平衡控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102244389A (zh) * 2011-07-08 2011-11-16 荣信电力电子股份有限公司 基于svg装置解决三相电流不平衡、治理负序的方法
CN102570880A (zh) * 2012-02-09 2012-07-11 贵州电网公司电网规划研究中心 一种三相全桥式换流器装置
CN103078323A (zh) * 2013-02-01 2013-05-01 长春工业大学 电炉电极塌料引起短网不平衡的分级控制系统
US20130207622A1 (en) * 2012-02-15 2013-08-15 Xiaoming Yuan System and method for reactive power regulation
CN106877386A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 李福来 一种微网逆变器的不平衡电压补偿方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102244389A (zh) * 2011-07-08 2011-11-16 荣信电力电子股份有限公司 基于svg装置解决三相电流不平衡、治理负序的方法
CN102570880A (zh) * 2012-02-09 2012-07-11 贵州电网公司电网规划研究中心 一种三相全桥式换流器装置
US20130207622A1 (en) * 2012-02-15 2013-08-15 Xiaoming Yuan System and method for reactive power regulation
CN103078323A (zh) * 2013-02-01 2013-05-01 长春工业大学 电炉电极塌料引起短网不平衡的分级控制系统
CN106877386A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 李福来 一种微网逆变器的不平衡电压补偿方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108493967A (zh) * 2018-05-09 2018-09-04 合肥工业大学 不平衡负载条件下微网逆变器的电压平衡控制方法

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