電感不平衡條件下三相pwm併網逆變器的解耦控制方法
2023-06-11 04:27:51
電感不平衡條件下三相pwm併網逆變器的解耦控制方法
【專利摘要】電感不平衡條件下三相PWM併網逆變器的解耦控制方法，本發明屬於電氣控制領域。為了解決在三相PWM併網逆變器交流側電感不平衡時無法實現對dq軸有效解耦的問題。包括：獲得電網三相電壓信號和逆變器交流側三相電流信號；將獲得的信號分別經Clark變換和Park變換獲得同步旋轉坐標系下的電網電壓信號和交流側電流信號；根據逆變器在三相靜止坐標系下的數學模型，且逆變器交流側三相電感不平衡時，建立逆變器在兩相同步旋轉坐標系下的數學模型；根據數學模型和獲得同步旋轉坐標系下的信號，建立同步旋轉坐標系的電流環控制器，實現在電感不平衡時對三相PWM併網逆變器的解耦控制。它用於對電感不平衡的三相PWM併網逆變器的進行解耦。
【專利說明】電感不平衡條件下三相PWM併網逆變器的解耦控制方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬於電氣控制領域。
【背景技術】
[0002]三相PWM併網逆變器因其交流側輸出電流正弦、功率因數高、電流畸變小，在電力電子行業中備受關注。一般而言，三相PWM併網逆變器控制系統都含有電流環，而且逆變器性能在很大程度上取決於電流環控制效果。在對逆變器設計電流控制器時，控制策略的提出常常是以電網平衡以及逆變器三相電感平衡為前提。而實際應用中，由於生產工藝的限制以及環境等因素的影響，逆變器系統的三相電感存在一定的不平衡，而且這種差異可能隨著使用時間的變化和環境的影響而變大，影響逆變器的正常運行。
[0003]三相PWM併網逆變器交流側三相電感不平衡直接影響到逆變器的性能，在三相電感不平衡情況下，採用傳統的電流控制方法無法實現對dq軸的有效解耦，電流環d軸和q軸之間存在二倍電網頻率的交流耦合量。穩態時，耦合量會在電感上產生負序電壓幹擾，導致逆變器輸出電流不平衡，甚至畸變。因此，需要改進控制算法來消除交流耦合量的不利影響，改善電流控制效果。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了解決目前的在三相PWM併網逆變器交流側三相電感不平衡時，傳統電流控制方法無法實現對dq軸有效解耦的問題，本發明提供一種電感不平衡條件下三相PWM併網逆變器的解耦控制方法。
[0005]本發明的電感不平衡條件下三相PWM併網逆變器的解耦控制方法，
[0006]它包括如下步驟:
[0007]步驟一、利用電壓傳感器獲得電網三相電壓信號uga、Ugb和ug。，利用電流傳感器獲得逆變器交流側三相電流信號ia、ib和i。；將獲得的電網三相電壓信號經Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉坐標系下的電網電壓信號Ugd和Ugq，將獲得的逆變器交流側三相電流信號經Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉坐標系下的交流側電流信號id和iq;步驟二、根據逆變器在三相靜止坐標系下的數學模型，且當在逆變器交流側三相電感不平衡時，建立逆變器在兩相同步旋轉坐標系下的數學模型；
[0008]步驟三、根據步驟二建立的數學模型，建立兩相同步旋轉坐標系的d軸和q軸有效解耦的電流環控制器，其輸入為交流側電流信號和電網電壓信號，輸出為兩相同步旋轉坐標系下逆變器交流側電壓給定值Ud 和U(LMf，根據建立的電流環控制器在電感不平衡條件下進行三相PWM併網逆變器的解耦控制。
[0009]本發明的有益效果在於，本發明建立了兩相同步旋轉坐標系下逆變器三相電感不平衡條件下的數學模型，並根據數學模型提出了一種電流解耦控制策略，所提方法能夠在三相電感不平衡條件下實現對d軸q軸電流有效解耦，消除因三相電感不平衡引起的輸出電流不平衡的不利影響。【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為電感不平衡條件下三相PWM併網逆變器的拓撲結構示意圖。
[0011]圖2為電感不平衡條件下建立的逆變器在兩相同步旋轉坐標系下的數學模型的原理示意圖。
[0012]圖3為電感不平衡條件下建立的電流環控制器的原理示意圖，虛線框內為電流環控制器的受控模型。
【具體實施方式】
[0013]【具體實施方式】一:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的電感不平衡條件下三相PWM併網逆變器的解耦控制方法，它包括如下步驟:
[0014]步驟一、利用電壓傳感器獲得電網三相電壓信號uga、Ugb和ug。，利用電流傳感器獲得逆變器交流側三相電流信號ia、ib和i。；將獲得的電網三相電壓信號經Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉坐標系下的電網電壓信號Ugd和Ugq，將獲得的逆變器交流側三相電流信號經Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉坐標系下的交流側電流信號id和
i,;
[0015]步驟二、根據逆變器在三相靜止坐標系下的數學模型，且當在逆變器交流側三相電感不平衡時，建立逆變器在兩相同步旋轉坐標系下的數學模型；
[0016]步驟三、根據步驟二建立的數學模型，建立兩相同步旋轉坐標系的d軸和q軸有效解耦的電流環控制器，其輸入為交流側兩相電流信號和電網電壓信號，輸出為兩相同步旋轉坐標系下逆變器交流側電壓給定值Ud %和U(LMf，根據建立的電流環控制器在電感不平衡條件下進行三相PWM併網逆變器的解耦控制。
[0017]本實施方式中，Ugd和Ugq分別表示電網電壓信號在兩相同步旋轉坐標系下d軸和q軸的分量，id和i,分別表示交流側兩相電流信號在兩相同步旋轉坐標系下d軸和q軸的分量，Ud μ和U(LMf分別表示逆變器交流側電壓給定值在兩相同步旋轉坐標系下d軸和q軸的分量。
[0018]【具體實施方式】二:結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的電感不平衡條件下三相PWM併網逆變器的解耦控制方法的進一步限定，
[0019]所述步驟二中，根據逆變器在三相靜止坐標系下的數學模型，且當在逆變器交流側三相電感不平衡時，建立逆變器在同步旋轉坐標系下的數學模型的方法為:
[0020]所述逆變器在三相靜止坐標系下的數學模型為:
【權利要求】
1.電感不平衡條件下三相PWM併網逆變器的解耦控制方法，其特徵在於，它包括如下步驟: 步驟一、利用電壓傳感器獲得電網三相電壓信號uga、Ugb和ug。，利用電流傳感器獲得逆變器交流側三相電流信號ia、ib和i。；將獲得的電網三相電壓信號經Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉坐標系下的電網電壓信號Ugd和ugq，將獲得的逆變器交流側三相電流信號經Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉坐標系下的交流側電流信號id和i,； 步驟二、根據逆變器在三相靜止坐標系下的數學模型，且當在逆變器交流側三相電感不平衡時，建立逆變器在兩相同步旋轉坐標系下的數學模型； 步驟三、根據步驟二建立的數學模型，建立兩相同步旋轉坐標系的d軸和q軸有效解耦的電流環控制器，其輸入為交流側兩相電流信號和電網電壓信號，輸出為兩相同步旋轉坐標系下逆變器交流側電壓給定值ud 和U(LMf，根據建立的電流環控制器在電感不平衡條件下進行三相PWM併網逆變器的解耦控制。
2.根據權利要求1所述的電感不平衡條件下三相PWM併網逆變器的解耦控制方法，其特徵在於， 所述步驟二中，根據逆變器在三相靜止坐標系下的數學模型，且當在逆變器交流側三相電感不平衡時，建立逆變器在同步旋轉坐標系下的數學模型的方法為: 所述逆變器在三相靜止坐標系下的數學模型為:
3.根據權利要求2所述的電感不平衡條件下三相PWM併網逆變器的解耦控制方法，其特徵在於， 步驟三中，根據步驟二建立的數學模型，建立兩相同步旋轉坐標系的d軸和q軸有效解耦的電流環控制器的方法為: 根據電感不平衡條件下逆變器在兩相同步旋轉坐標系下的數學模型，得到:
【文檔編號】H02M7/5387GK103973151SQ201410242168
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年6月3日 優先權日:2014年6月3日
【發明者】張學廣, 馬彥, 陳輝, 王天一, 盧陽明, 徐殿國 申請人:哈爾濱工業大學