電網不對稱故障下電壓型pwm整流器輸出功率控制方法
2023-12-03 20:56:16
專利名稱：電網不對稱故障下電壓型pwm整流器輸出功率控制方法
技術領域：
本發明涉及電壓型PWM整流器的控制方法，屬於電力電子功率變換裝置控制領域，特別涉及一種電網不對稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法。
背景技術：
三相電壓型PWM整流器以其輸入電流正弦度好、単位功率因數、能量雙向流動及恆定直流電壓等優點，廣泛應用於整流、交流調速、有源濾波、無功補償和新能源併網發電領域。在常規的PWM整流器控制策略研究中，一般均假設三相電網輸入電壓平衡，然而在電網發生不對稱故障時，傳統基於矢量控制的雙閉環控制策略下，整流器直流側將出現二次諧波功率，交流側產生大量諧波，嚴重影響整流器的輸出品質和其它用電設備的運行。·在電網不對稱故障情況下，電網電壓將發生不對稱跌落，傳統的PWM整流器控制方法是採用對稱分量理論對系統中的各電量進行正、負序分解，並建立正、負序雙電流內環控制結構。這種控制方法需要進行正、負序分解運算，這樣將增加控制器的複雜程度，降低系統的動態響應速度。有學者採用PR控制器對正、負序電流統ー進行調節，避免了電流環內的正、負序分解運算過程，但是為了計算正、負序電流給定值，該方法同樣需要對系統中的各分量進行正、負序分解，只是在一定程度上減少控制系統的運算量。因此，有必要設計ー種電網不對稱故障下PWM整流器的控制方法，在控制系統運行時，不需要進行複雜的正、負序分解又能夠補償PWM整流器的輸出功率脈動，獲得穩定的直流母線電壓，保證系統輸出品質。
發明內容
本發明解決的技術問題是提供了一種電網不對稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法，該方法無需正、負序分解計算，且能夠對PWM整流器的輸出功率脈動進行直接補償，可有效改善PWM整流器的輸出品質，獲得較為穩定的直流母線電壓。本發明的技術方案為一種電網不對稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法，其特徵在於包括以下步驟(I)、檢測三相電網電壓，三相電網電流和直流側電壓，並通過鎖相環計算電網電壓旋轉角速度和位置角；(2)、將檢測到的三相電網電壓和三相電網電流經3/2變換模塊得到兩相靜止坐標系下的電網電壓和電網電流；(3)、將步驟(2)得到的兩相靜止坐標系下的電網電壓和電網電流以電網電壓位置角進行Park變換，得到同步旋轉坐標下d、q軸電網電壓和電網電流；(4)、根據上ー時刻的兩相旋轉坐標下的輸出電壓和電網電流計算系統輸出的有功功率和無功功率；(5)、將步驟(4)得到的系統輸出有功功率和無功功率實際值經過帶通濾波器(I)、帶通濾波器(2)後，再分別通過PI控制器(I)、PI控制器⑵得到PI控制器⑴、PI控制器⑵的輸出電壓，將PI控制器⑴、PI控制器
(2)的輸出電壓取反後並經過補償電壓計算，分別得到輸出有功功率和無功功率二倍頻補償項，其中帶通濾波器的角速度設置為二倍同步角速度；(6)、將直流側電壓給定值與步驟
(I)得到的直流側電壓實際值的差經過PI控制器⑶後，計算得到旋轉坐標系下d軸電流的給定值；(7)、將步驟￠)中計算得到的旋轉坐標系下d軸電流的給定值與步驟(3)所計算得到的旋轉坐標系下的d軸電流相減，然後經過PI控制器計算得到該PI控制器(4)的輸出電壓，將PI控制器(4)的輸出電壓通過前饋補償解耦得到旋轉坐標系下d軸電壓的參考值，設q軸電流給定值為O，其與步驟(3)所計算得到的q軸電流相減，然後經過PI控制器(5)計算得到PI控制器(5)的輸出電壓，將PI控制器(5)的輸出電壓通過前饋補償解耦得到旋轉坐標系下q軸電壓的參考值；(8)、將旋轉坐標系下d、q軸電壓參考值分別與步驟(5)得到的二倍頻補償項相加得到此時刻的整流器輸出電壓，以電網電壓位置角為變換角對整流器輸出電壓進行反Park變換，得到兩相靜止坐標系下的整流器輸出電壓，該電壓信號經過空間矢量脈寬調製後，產生控制功率器件的開關信號。本發明所述步驟(5)中帶通濾波器的角速度《。設置為二倍同步旋轉角速度2 g，其頻域表達式為
權利要求
1.一種電網不對稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法，其特徵在於包括以下步驟⑴、檢測三相電網電壓，三相電網電流和直流側電壓，並通過鎖相環計算電網電壓旋轉角速度和位置角；⑵、將檢測到的三相電網電壓和三相電網電流經3/2變換模塊得到兩相靜止坐標系下的電網電壓和電網電流；(3)、將步驟(2)得到的兩相靜止坐標系下的電網電壓和電網電流以電網電壓位置角進行Park變換，得到同步旋轉坐標下d、q軸電網電壓和電網電流；(4)、根據上一時刻的兩相旋轉坐標下的輸出電壓和電網電流計算系統輸出的有功功率和無功功率；(5)、將步驟(4)得到的系統輸出有功功率和無功功率實際值分別經過帶通濾波器(I)、帶通濾波器⑵後，再分別通過PI控制器(I)、PI控制器⑵得到PI控制器(1)、PI控制器(2)的輸出電壓，將PI控制器(1)、PI控制器(2)的輸出電壓取反後並經過補償電壓計算，分別得到輸出有功功率和無功功率二倍頻補償項，其中帶通濾波器的角速度設置為二倍同步旋轉角速度；￠)、將直流側電壓給定值與步驟(I)得到的直流側電壓實際值的差經過PI控制器(3)後，計算得到旋轉坐標系下d軸電流的給定值；(7)、將步驟(6)中計算得到的旋轉坐標系下d軸電流的給定值與步驟(3)所計算得到的旋轉坐標系下的d軸電流相減，然後經過PI控制器(4)計算得到PI控制器⑷的輸出電壓，將PI控制器(4)的輸出電壓通過前饋補償解耦計算得到旋轉坐標系下d軸電壓的參考值，設q軸電流給定值為0，其與步驟(3)所計算得到的q軸電流相減，然後經過PI控制器(5)計算得到該PI控制器的輸出電壓，將該PI控制器的輸出電壓通過前饋補償解耦計算得到旋轉坐標系下q軸電壓的參考值；(8)、將旋轉坐標系下d、q軸電壓參考值分別與步驟(5)得到的二倍頻補償項相加得到此時刻的整流器輸出電壓，以電網電壓位置角為變換角對整流器輸出電壓進行反Park變換，得到兩相靜止坐標系下的整流器輸出電壓，該電壓信號經過空間矢量脈寬調製後，產生控制功率器件的開關信號。
全文摘要
本發明公開了一種電網不對稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法。本發明的技術方案要點為一種電網不對稱故障下電壓型PWM整流器輸出功率控制方法，將計算得到的輸出有功功率、無功功率，經過帶通濾波器和控制器後取反，經過補償電壓計算得到二倍頻補償電壓，並補償到傳統矢量控制的輸出電壓中，最終得到了兩相靜止坐標系下的參考電壓，該電壓信號經過空間矢量脈寬調製後，產生控制功率器件的開關信號，實現輸出有功功率和無功功率的穩定控制。本發明在電網不對稱故障條件下，不需要對系統中的正、負序分量進行計算和分解，能夠對電壓型PWM整流器的功率脈動進行直接補償，實現直流母線電壓的穩定控制，算法簡單，容易實現。
文檔編號H02J3/36GK103023057SQ201210416090
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者施豔豔, 王萌 申請人:河南師範大學