CN114337440A - 应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法及装置 - Google Patents

应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法和装置,属于电力系统的参数控制领域。所述信号解耦方法包括:将所述d轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理得到第一信号,以及通过虚部谐振调节后得到第二信号;将所述q轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理得到第三信号以及通过虚部谐振调节后得到第四信号;将第一信号和第四信号进行信号相减,得到d轴电流误差信号对应的d轴电流误差调节后的输出信号;将第二信号和第三信号进行信号相加,得到q轴电流误差信号对应的q轴电流误差调节后的输出信号。本发明可以有效准确的消除三相逆变器系统的电流谐波。

Description

应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统的参数控制领域,具体地涉及一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法和一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦装置。
背景技术
PR控制器应用于矢量控制下的三相逆变器系统时,通常目的为消除某次电流谐波,即将该次谐波的频率作为PR控制器的谐振频率,电流环通常在dq坐标系下建模,PR控制器的设计也是基于dq坐标系下的谐波。然而,在三相系统中,abc坐标系下的三相交流电流信号变换到dq坐标系下的两相直流信号后,其谐波次数也会发生变化,导致设计的PR控制器无法准确消除谐波。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法和一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦装置,以至少解决PR控制器的谐波消除问题。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法,所述信号解耦方法包括:
获取电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号和电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号;
将所述d轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第一信号;将所述d轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第二信号;将所述q轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第三信号;将所述q轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第四信号;
将第一信号和第四信号进行信号相减,得到d轴电流误差信号对应的d轴电流误差调节后的输出信号;
将第二信号和第三信号进行信号相加,得到q轴电流误差信号对应的q轴电流误差调节后的输出信号。
可选的,所述信号解耦方法还包括:
将所述d轴电流误差调节后的输出信号和所述q轴电流误差调节后的输出信号进行dq坐标系下的逆变换,得到电流环的PWM单元的控制信号。
可选的,所述电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的d轴反馈电流,和dq坐标系下d轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下d轴谐波电流基准值与所述d轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号;
所述电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的q轴反馈电流,和dq坐标系下q轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下q轴谐波电流基准值与所述q轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号。
可选的,所述比例调节的传递函数为GKp(S);所述实部谐振调节的传递函数为GRE(S);
所述虚部谐振调节的传递函数为GIM(S);其中
GKp(s)=Kp (1)
Figure BDA0003402303770000031
Figure BDA0003402303770000032
ωn为待消除的谐波频率,ω0为三相逆变器的基波频率,Kp为PR控制器的比例系数,Kr为PR控制器的谐振系数,S为拉普拉斯算子。
本发明还提供一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦装置,所述信号解耦装置包括:
获取模块,用于获取电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号和电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号;
转换模块,用于将所述d轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第一信号;将所述d轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第二信号;将所述q轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第三信号;将所述q轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第四信号;
调节模块,用于将第一信号和第四信号进行信号相减,得到d轴电流误差信号对应的d轴电流误差调节后的输出信号;将第二信号和第三信号进行信号相加,得到q轴电流误差信号对应的q轴电流误差调节后的输出信号。
可选的,所述信号解耦装置还包括:
第一坐标调制模块,用于将所述d轴电流误差调节后的输出信号和所述q轴电流误差调节后的输出信号进行dq坐标系下的逆变换,得到电流环的PWM单元的控制信号。
可选的,所述电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的d轴反馈电流,和dq坐标系下d轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下d轴谐波电流基准值与所述d轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号;
所述电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的q轴反馈电流,和dq坐标系下q轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下q轴谐波电流基准值与所述q轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号。
可选的,所述比例调节的传递函数为GKp(S);所述实部谐振调节的传递函数为GRE(S);
所述虚部谐振调节的传递函数为GIM(S);其中
GKp(s)=Kp (1)
Figure BDA0003402303770000041
Figure BDA0003402303770000042
ωn为待消除的谐波频率,ω0为三相逆变器的基波频率,Kp为PR控制器的比例系数,Kr为PR控制器的谐振系数,S为拉普拉斯算子。
本发明还提供一种计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有指令,所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行上述的应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法。
通过上述技术方案,本发明将d轴电流误差信号和q轴电流误差信号经过虚部谐振调节后的信号做交叉解耦的方式,考虑坐标变换引入的虚部,建立带虚部的PR控制器传递函数,可以有效准确的在dq坐标系下准确消除三相逆变器系统的电流谐波。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式,但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中:
图1是本发明实施例中提供的一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦装置在电流环中的位置;
图2是本发明实施例中提供的一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
如图2所示,一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法,所述信号解耦方法包括:
获取电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号和电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号;
将所述d轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第一信号;将所述d轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第二信号;将所述q轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第三信号;将所述q轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第四信号;
将第一信号和第四信号进行信号相减,得到d轴电流误差信号对应的d轴电流误差调节后的输出信号,如信号3;
将第二信号和第三信号进行信号相加,得到q轴电流误差信号对应的q轴电流误差调节后的输出信号,如信号4。
可选的,所述信号解耦方法还包括:
将所述d轴电流误差调节后的输出信号和所述q轴电流误差调节后的输出信号进行dq坐标系下的逆变换,得到电流环的PWM单元的控制信号。
可选的,所述电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的d轴反馈电流,和dq坐标系下d轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下d轴谐波电流基准值与所述d轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号;
所述电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的q轴反馈电流,和dq坐标系下q轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下q轴谐波电流基准值与所述q轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号。
可选的,所述比例调节的传递函数为GKp(S);所述实部谐振调节的传递函数为GRE(S);
所述虚部谐振调节的传递函数为GIM(S);其中
GKp(s)=Kp (1)
Figure BDA0003402303770000061
Figure BDA0003402303770000071
ωn为待消除的谐波频率,ω0为三相逆变器的基波频率,Kp为PR控制器的比例系数,Kr为PR控制器的谐振系数,S为拉普拉斯算子。Kp和Kr可以通过现有传统PR控制器参数进行确定。
具体的,如图1所示,信号1为dq坐标系下d轴谐波电流基准值id*与d轴反馈电流id之差,即d轴电流误差信号;信号2为dq坐标系下q轴谐波电流基准值iq*与q轴反馈电流iq之差,即q轴电流误差信号;PR控制器有信号3和信号4两个输出信号,信号3为d轴电流误差信号经PR控制器进行误差调节后的输出信号,信号4为q轴电流误差信号经PR控制器进行误差调节后的输出信号。q轴反馈电流iq和d轴反馈电流id通过第二坐标调制模块6进行转换;第二坐标调制模块6通过将采集三相全桥逆变电路9的电流iabc进行坐标系转换得到q轴反馈电流iq和d轴反馈电流id
信号3和信号4通过第一坐标调制模块7合成基准电压矢量输入至PWM信号调制器8中,电流环的PWM控制,然后PWM信号调制器8再输出相应的信号参与三相全桥逆变电路9的逆变控制。本发明考虑坐标变换引入的虚部,建立带虚部的PR控制器传递函数,并给出带虚部PR控制器在实际控制时的实现方法,能够准确消除谐波。
本发明还提供一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦装置,所述信号解耦装置包括:
获取模块,用于获取电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号和电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号;
转换模块,用于将所述d轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第一信号;将所述d轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第二信号;将所述q轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第三信号;将所述q轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第四信号;
调节模块,用于将第一信号和第四信号进行信号相减,得到d轴电流误差信号对应的d轴电流误差调节后的输出信号;将第二信号和第三信号进行信号相加,得到q轴电流误差信号对应的q轴电流误差调节后的输出信号。
上述的获取模块、转换模块和调节模块存储于RP控制中,用于实现电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号和电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号的谐波消除。
可选的,所述信号解耦装置还包括:
第一坐标调制模块7,用于将所述d轴电流误差调节后的输出信号和所述q轴电流误差调节后的输出信号进行dq坐标系下的逆变换,得到电流环的PWM单元的控制信号。
可选的,所述电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的d轴反馈电流,和dq坐标系下d轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下d轴谐波电流基准值与所述d轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号;
所述电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的q轴反馈电流,和dq坐标系下q轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下q轴谐波电流基准值与所述q轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号。
可选的,所述比例调节的传递函数为GKp(S);所述实部谐振调节的传递函数为GRE(S);
所述虚部谐振调节的传递函数为GIM(S);其中
GKp(s)=Kp (1)
Figure BDA0003402303770000091
Figure BDA0003402303770000092
ωn为待消除的谐波频率,ω0为三相逆变器的基波频率,Kp为PR控制器的比例系数,Kr为PR控制器的谐振系数,S为拉普拉斯算子。
上述解耦装置的原理已在解耦方法中进行说明,此处不再赘述。
本发明还提供一种计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有指令,所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行上述的应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个可以是单片机,芯片等或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,ReadOnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式,但是,本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施方式的技术构思范围内,可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实施方式的思想,其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (9)

1.一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法,其特征在于,所述信号解耦方法包括:
获取电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号和电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号;
将所述d轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第一信号;将所述d轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第二信号;将所述q轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第三信号;将所述q轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第四信号;
将第一信号和第四信号进行信号相减,得到d轴电流误差信号对应的d轴电流误差调节后的输出信号;
将第二信号和第三信号进行信号相加,得到q轴电流误差信号对应的q轴电流误差调节后的输出信号。
2.根据权利要求1所述的信号解耦方法,其特征在于,所述信号解耦方法还包括:
将所述d轴电流误差调节后的输出信号和所述q轴电流误差调节后的输出信号进行dq坐标系下的逆变换,得到电流环的PWM单元的控制信号。
3.根据权利要求1所述的信号解耦方法,其特征在于,
所述电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的d轴反馈电流,和dq坐标系下d轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下d轴谐波电流基准值与所述d轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号;
所述电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的q轴反馈电流,和dq坐标系下q轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下q轴谐波电流基准值与所述q轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号。
4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的信号解耦方法,其特征在于,所述比例调节的传递函数为GKp(S);所述实部谐振调节的传递函数为GRE(S);
所述虚部谐振调节的传递函数为GIM(S);其中
GKp(s)=Kp (1)
Figure FDA0003402303760000021
Figure FDA0003402303760000022
ωn为待消除的谐波频率,ω0为三相逆变器的基波频率,Kp为PR控制器的比例系数,Kr为PR控制器的谐振系数,S为拉普拉斯算子。
5.一种应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦装置,其特征在于,所述信号解耦装置包括:
获取模块,用于获取电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号和电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号;
转换模块,用于将所述d轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第一信号;将所述d轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第二信号;将所述q轴电流误差信号分别通过比例调节后和实部谐振调节后的信号进行信号相加处理,得到第三信号;将所述q轴电流误差信号通过虚部谐振调节后得到第四信号;
调节模块,用于将第一信号和第四信号进行信号相减,得到d轴电流误差信号对应的d轴电流误差调节后的输出信号;将第二信号和第三信号进行信号相加,得到q轴电流误差信号对应的q轴电流误差调节后的输出信号。
6.根据权利要求5所述的信号解耦装置,其特征在于,所述信号解耦装置还包括:
第一坐标调制模块,用于将所述d轴电流误差调节后的输出信号和所述q轴电流误差调节后的输出信号进行dq坐标系下的逆变换,得到电流环的PWM单元的控制信号。
7.根据权利要求5所述的信号解耦装置,其特征在于,
所述电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的d轴反馈电流,和dq坐标系下d轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下d轴谐波电流基准值与所述d轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的d轴电流误差信号;
所述电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号采用如下方法获得:
获取电容电流在dq坐标系下的q轴反馈电流,和dq坐标系下q轴谐波电流基准值;
将所述dq坐标系下q轴谐波电流基准值与所述q轴反馈电流进行信号相减,得到电容电流在dq坐标系下的q轴电流误差信号。
8.根据权利要求5-7中任一项权利要求所述的信号解耦装置,其特征在于,所述比例调节的传递函数为GKp(S);所述实部谐振调节的传递函数为GRE(S);
所述虚部谐振调节的传递函数为GIM(S);其中
GKp(s)=Kp (1)
Figure FDA0003402303760000041
Figure FDA0003402303760000042
ωn为待消除的谐波频率,ω0为三相逆变器的基波频率,Kp为PR控制器的比例系数,Kr为PR控制器的谐振系数,S为拉普拉斯算子。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有指令,所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行权利要求1-4中任一项权利要求所述的应用于矢量控制下的逆变器的信号解耦方法。
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