CN110149070A - 一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法 - Google Patents

一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法，包含以下步骤：A、采集三相交流电流；B、采集三相直流分量；C、叠加三相直流分量；D、PI及数学变换；E、三相PWM输出，本发明的有益效果是：1、精度高，控制的精度在全功率范围满足精度在2‰，完全满足光伏行业的相关指标。2、易于实现，没有复杂的数学变换，节省系统中断资源，且不增加任何的环路参数设计与调试，减少相当的工作量。3、无需额外的环路控制，使得系统可靠性、稳定性提高。

Description

一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法
技术领域
本发明涉及光伏逆变器领域，具体是一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法。
背景技术
随着新能源技术的发展，尤其是光伏发电技术的进步，各国对光伏能源发电的质量要求也越来越高，特别对光伏逆变器输出电能的直流分量有明确、严格的指标限定。直流分量太大容易导致电站变压器出现饱和等系列问题。
目前，常用的抑制直流分量方法有两大类，一种是硬件抑制方法，如增加额外的抑制电路，隔离变压器等；另一种则是软件的额外直流分量抑制PI环路调节。第一种方法固然简单有效，但是增加硬件意味着成本的上升，第二种软件直流分量的PI环路抑制是当前主流的一个方法，但是呢，存在额外的环路调试，一些额外的数学变换等。系统的控制环路增多，调试复杂，另外一定程度上会影响到控制的稳定性，鲁棒性变差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法，包含以下步骤：
A、采集三相交流电流；
B、采集三相直流分量；
C、叠加三相直流分量；
D、PI及数学变换；
E、三相PWM输出。
作为本发明的进一步技术方案：所述步骤C中的叠加通过加法器实现。
作为本发明的进一步技术方案：所述数学变换包括Clark变换和Park变换。
作为本发明的进一步技术方案：所述步骤E通过PWM模块实现。
作为本发明的进一步技术方案：所述步骤D包含以下三步：一、三相交流电流值作为控制环路的反馈值，该三相反馈值经Clark变换，实现三相ABC到αβ的电流转换；二、αβ电流经Park变换得到dq电流,此电流即为反馈的dq电流；三、dq电流分别经加法器与系统设定dq电流运算，再经比例放大器与积分运算器后输出。
作为本发明的进一步技术方案：所述Clark变换通过Clark变换器实现。
作为本发明的进一步技术方案：所述Park变换通过Park变换器实现。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、精度高，控制的精度在全功率范围满足精度在2‰，完全满足光伏行业的相关指标。2、易于实现，没有复杂的数学变换，节省系统中断资源，且不增加任何的环路参数设计与调试，减少相当的工作量。3、无需额外的环路控制，使得系统可靠性、稳定性提高。
附图说明
图1为现有技术原理图。
图2为本发明的原理图。
图3为现有技术的方法流程图。
图4为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法，一般的控制为了使得输出的结果达到控制的目标，通常是通过输出的给定参考值与输出的实际反馈值做差，得到的误差值经过PI调节达到输入输出一致。直流分量的控制也是类似，但是本方法独到之处在于逆向思维，不给定输出的参考值，而是从反馈的角度出发考虑，在三相交流采集反馈上直接补偿相应的实际采集的直流分量，这样做的好处是减少了额外的环路和数学变换。为了能清楚的展示本方法的优越性以及工作的原理，下面将进行详细的描述：三相光伏逆变器控制中，系统采集三相的交流电流Ia、Ib、Ic，通常将三相abc静止坐标系经过CLARK变换到两相αβ静止坐标系，再由两相静止坐标系经PARK变换到旋转dq坐标系中，进而控制Id、Iq。对上述采集变换后的Id、Iq分别与目标给定值I*d、I*q作差，经PI调节后输出Id_out、Iq_out,Id_out、Iq_out经反PARK变换到Iα_out、Iβ_out，再经反CLARK变换到Ia_out、Ib_out、Ic_out给到SPWM，分别输出到对应的三相abc占空比。
传统的对于直流分量的抑制通常的做法是对采集到的直流分量值Ia_dc、Ib_dc、Ic_dc同样经上述的坐标变换，之后在dq坐标系下经额外的PI环路调节输出补偿到上述的环路输出上以达到抑制直流分了的目的,控制框图如图一所示。
本方法可在上述的方法中直流分量控制不经过额外的数学正变换(abc/αβ,αβ/dq)及反变换(dq/αβ，αβ/abc)，另外也不需要额外直流分量的PI环路。系统采集三相的直流分量Ia_dc、Ib_dc、Ic_dc以及三相的交流电流Ia、Ib、Ic，通过对交流反馈值Ia、Ib、Ic分别进行直流分量的正反馈补偿得到以下表达式：
(1)Ia`＝Ia+Ia_dc；
(2)Ib`＝Ib+Ib_dc；
(3)Ic`＝Ic+Ic_dc；
系统按照上述表达式中的Ia`、Ib`、Ic`同样进行CLARK和PARK变换，得到Id`、Iq`，将Id`、Iq`分别与目标给定值I*d、I*q作差，经PI调节后输出Id_out、Iq_out,Id_out、Iq_out，从而达到抑制直流分量的目的。由此我们看出，系统是通过在交流的反馈值中增加直流分量的正补偿，来实现抑制直流分量，由于三相的交流反馈值在dq变换前先补偿叠加了实际采集对应的直流分量值，也即有多少直流分量成分就补偿多少值，与通常的基于直流分量的给定为0的PI环路调节是同等的效果，但是无需额外直流的环路和额外的直流数学正反变换。本方法的控制框图如图2所示，流程图如图4所示。
实施例2：在实施例1的基础上，控制器通过AD采集三相交流电流Ia、Ib、Ic以及对应三相交流电流中直流分量值Ia_dc、Ib_dc、Ic_dc,三相交流电流Ia、Ib、Ic与对应相的直流电流Ia_dc、Ib_dc、Ic_dc经加法器相加，得到新的三相电流Ia`、Ib`、Ic`值。此三相电流值作为控制环路的反馈值，该三相反馈值经Clark变换，实现三相ABC到αβ的电流转换，αβ电流经Park变换得到dq电流,此电流即为反馈的dq电流，分别经加法器与系统设定dq电流运算，再经比例放大器与积分运算器后输出。此输出经反Park变换和反Clark变换输出到PWM模块，实现逆变器能量的转换以及直流分量的控制。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法，其特征在于，包含以下步骤：
A、采集三相交流电流；
B、采集三相直流分量；
C、叠加三相直流分量；
D、PI及数学变换；
E、三相PWM输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法，其特征在于，所述步骤C中的叠加通过加法器实现。
3.根据权利要求1所述的一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法，其特征在于，所述数学变换包括Clark变换和Park变换。
4.根据权利要求1所述的一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法，其特征在于，所述步骤E通过PWM模块实现。
5.根据权利要求1所述的一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法，其特征在于，所述步骤D包含以下三步：一、三相交流电流值作为控制环路的反馈值，该三相反馈值经Clark变换，实现三相ABC到αβ电流转换；二、αβ电流经Park变换得到dq电流,此电流即为反馈的dq电流；三、dq电流分别经加法器与系统设定dq电流运算，再经比例放大器与积分运算器后输出。
6.根据权利要求3所述的一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法，其特征在于，所述Clark变换通过Clark变换器实现。
7.根据权利要求3所述的一种基于反馈正补偿直流分量抑制方法，其特征在于，所述Park变换通过Park变换器实现。
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