基於lcl濾波的低壓svg裝置的控制方法
2023-09-17 23:43:10
基於lcl濾波的低壓svg裝置的控制方法
【專利摘要】本發明公開一種基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法，主要針對LCL濾波器有源阻尼控制的引入對低壓SVG裝置的控制方法提出了更高的要求。本發明基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法，是對控制量進行採樣，所述控制量經過park變換和低通濾波器後變換為同步旋轉坐標下的相對應的d、q兩軸的直流控制量，將所述d、q兩軸的直流控制量反饋到PI調節器和重複控制器的複合控制系統進行控制的方案，其中所述低壓SVG裝置採用「虛擬電阻法」抑制LCL濾波器的諧振。本發明基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法在不增加系統損耗的前提下，使得系統穩態精度高，動態響應快，補償性能良好。
【專利說明】基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法。
【背景技術】
[0002]SVG裝置是一種PWM逆變器，其開關器件的開關動作不可避免地將產生諧波，並且電流的諧波含量遠大於電網規定的限值，致使SVG裝置的輸出電流須經過濾波才能併網。SVG裝置的濾波主要有單L濾波器和LCL濾波器，相比於單L濾波器，LCL濾波器對電流高次諧波有更強的抑制能力，它能用較小的電感量就能得到很好的衰減諧波的效果，並且在相同的諧波標準下LCL濾波器可以降低總的電感取值，在成本和體積上具有一定優勢，特別在大中容量SVG應用場合，這種優勢尤為明顯。但是，LCL濾波器是一個三階的濾波結構，這種結構決定了其對於某一特定頻率的諧波阻抗為零而產生諧振，給控制系統設計提出了更高的要求。LCL濾波器抑制諧振的方案有無源阻尼法和有源阻尼法，無源阻尼法就是在濾波器的迴路中串入電阻來增加系統的阻尼，但是電阻的增加，一方面削弱系統衰減諧波的能力，另一方面增加系統損耗，降低系統效率。為了在不增加系統損耗的前提下，有效增加系統阻尼，抑制系統諧振，並提高控制系統運行的穩定性，採用有源阻尼法。LCL濾波器有源阻尼控制的引入，對SVG裝置的控制策略提出了更高的要求。因此，研究基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法具有重要的理論意義和實用價值。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明提供一種基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法。
[0004]為達到上述目的，本發明基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法包括:
[0005]對控制量分別進行採樣，所述控制量包括:電網電壓、所述低壓SVG裝置的功率模塊的直流電壓、負載電流、所述低壓SVG裝置中的LCL濾波器的電容電流和所述低壓SVG裝置的輸出電流；
[0006]將所述控制量中的所述電網電壓、所述負載電流、所述LCL濾波器的電容電流和所述低壓SVG裝置的輸出電流經過park變換和低通濾波器處理，得到相對應的d、q兩軸的直流控制量，並且將所述電網電壓經過鎖相處理得到同步角；
[0007]採用「虛擬電阻法」抑制所述LCL濾波器的諧振；
[0008]採用PI調節器和重複控制器並聯的複合控制系統對所述低壓SVG裝置進行調節控制:
[0009]若所述低壓SVG裝置處於穩定運行狀態，將所述控制量中的所述電網電壓、所述負載電流、所述LCL濾波器的電容電流和所述低壓SVG裝置的輸出電流所對應的d、q兩軸的直流控制量反饋到PI調節器和重複控制器並聯的複合控制系統中，所述重複控制器主導調節，所述PI調節器輔助調節，得到d、q兩軸的輸出電壓；
[0010]若所述低壓SVG裝置處於非穩定運行狀態，將所述控制量中的所述電網電壓、所述負載電流、所述LCL濾波器的電容電流和所述低壓SVG裝置的輸出電流所對應的d、q兩軸的直流控制量反饋到PI調節器和重複控制器並聯的複合控制系統中，所述PI調節器主導調節，所述重複控制器輔助調節，得到d、q兩軸的輸出電壓；
[0011]根據得到的所述d、q兩軸的輸出電壓及所述同步角計算出正弦調製信號的調製比和相位；所述低壓SVG裝置採用PWM調製方式，根據所述調製比和所述相位求得所述低壓SVG裝置的功率模塊的驅動信號，用所述驅動信號來控制所述功率模塊中的IGBT的導通和關斷，從而實現對所述基於LCL濾波的低壓SVG裝置的調節控制。
[0012]進一步地，所述複合控制系統至少包括:2個PI調節器和2個重複控制器，2個所述PI調節器為第一 PI調節器、第二 PI調節器，2個所述重複控制器為第一重複控制器、第二重複控制器，所述第一 PI調節器和第一重複控制器並聯用於d軸的電流控制，所述第二PI調節器和所述第二重複控制器並聯用於q軸的電流控制。
[0013]更進一步地，所述複合控制系統還包括一個PI調節器，該PI調節器為第三PI調節器，所述第三PI調節器用於對所述低壓SVG裝置的功率模塊的直流電壓的控制。
[0014]具體地，所述採用「虛擬電阻法」抑制所述LCL濾波器的諧振的實現方法:將所述LCL濾波器的電容電流所對應的d、q兩軸的直流控制量分別與參數SCgRd相乘後的結果反饋到所述複合控制系統中，從而達到有源阻尼控制諧振的目的，其中s為s域變量，Cg為所述LCL濾波器的濾波電容，Rd為所述LCL濾波器的虛擬電阻。
[0015]具體地，所述虛擬電阻Rd根據以下計算公式得到
【權利要求】
1.一種基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法，其特徵在於，所述控制方法包括: 對控制量分別進行採樣，所述控制量包括:電網電壓、所述低壓SVG裝置的功率模塊的直流電壓、負載電流、所述低壓SVG裝置中的LCL濾波器的電容電流和所述低壓SVG裝置的輸出電流； 將所述控制量中的所述電網電壓、所述負載電流、所述LCL濾波器的電容電流和所述低壓SVG裝置的輸出電流經過park變換和低通濾波器處理，得到相對應的d、q兩軸的直流控制量，並且將所述電網電壓經過鎖相處理得到同步角； 採用「虛擬電阻法」抑制所述LCL濾波器的諧振； 採用PI調節器和重複控制器並聯的複合控制系統對所述低壓SVG裝置進行調節控制: 若所述低壓SVG裝置處於穩定運行狀態，將所述控制量中的所述電網電壓、所述負載電流、所述LCL濾波器的電容電流和所述低壓SVG裝置的輸出電流所對應的d、q兩軸的直流控制量反饋到PI調節器和重複控制器並聯的複合控制系統中，所述重複控制器主導調節，所述PI調節器輔助調節，得到d、q兩軸的輸出電壓； 若所述低壓SVG裝置處於非穩定運行狀態，將所述控制量中的所述電網電壓、所述負載電流、所述LCL濾波器的電容電流和所述低壓SVG裝置的輸出電流所對應的d、q兩軸的直流控制量反饋到PI調節器和重複控制器並聯的複合控制系統中，所述PI調節器主導調節，所述重複控制器輔助調節，得到d、q兩軸的輸出電壓； 根據得到的所述d、q兩軸·的輸出電壓及所述同步角計算出正弦調製信號的調製比和相位；所述低壓SVG裝置採用PWM調製方式，根據所述調製比和所述相位求得所述低壓SVG裝置的功率模塊的驅動信號，用所述驅動信號來控制所述功率模塊中的IGBT的導通和關斷，從而實現對所述基於LCL濾波的低壓SVG裝置的調節控制。
2.根據權利要求1所述的基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法，其特徵在於:所述複合控制系統至少包括:2個PI調節器和2個重複控制器，2個所述PI調節器為第一 PI調節器、第二 PI調節器，2個所述重複控制器為第一重複控制器、第二重複控制器，所述第一 PI調節器和第一重複控制器並聯用於d軸的電流控制，所述第二 PI調節器和所述第二重複控制器並聯用於q軸的電流控制。
3.根據權利要求2所述的基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法，其特徵在於:所述複合控制系統還包括一個PI調節器，該PI調節器為第三PI調節器，所述第三PI調節器用於對所述低壓SVG裝置的功率模塊的直流電壓的控制。
4.根據權利要求1所述的基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法，其特徵在於，所述採用「虛擬電阻法」抑制所述LCL濾波器的諧振的實現方法:將所述LCL濾波器的電容電流所對應的d、q兩軸的直流控制量分別與參數SCgRd相乘後的結果反饋到所述複合控制系統中，從而達到有源阻尼控制諧振的目的，其中8為s域變量，Cg為所述LCL濾波器的濾波電容，Rd為所述LCL濾波器的虛擬電阻。
5.根據權利要求4所述的基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法，其特徵在於:所述虛擬電阻Rd根據以下計算公式得到:
6.根據權利要求1所述的基於LCL濾波的低壓SVG裝置的控制方法，其特徵在於:所述採樣是通過兩組電壓傳感器和三組電流傳感器實現的，所述電網電壓和所述直流電壓是分別通過所述兩組電壓傳感器採樣的，所述負載電流、所述電容電流及所述輸出電流是分別通過所述三組電流傳感器採·樣的。
【文檔編號】H02J3/01GK103825285SQ201410062460
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月24日 優先權日:2014年2月24日
【發明者】姚自立 申請人:中冶華天工程技術有限公司