一种基于瞬时电流直接控制的消谐型PWM电流跟踪控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于瞬时电流直接控制的消谐型PWM电流跟踪控制方法，通过构建约束条件，进行PWM脉宽调制，在一个电流调控周期内产生两个占空比不相等的PWM脉冲，在约束条件下驱使输出电流进行转移；规定实际电流围成的面积极性，求得在一个调控周期内逆变电路各个开关时间段的图形面积；以一个调控周期内逆变电路各个开关时间段的图形面积矢量和为零为约束条件，启动DSP芯片上自带的PWM外设功能，按照预定的电流调控周期设置PWM的周期参数；对逆变电路开关状态的控制自动实现对输出瞬时电流矢量的转移控制，使输出电流跟踪指令电流的变化，能够消除了调制频率以下次附加谐波电流。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于瞬时电流直接控制的消谐型PWM电流跟踪控制方法，通过构建约束条件，进行PWM脉宽调制，在一个电流调控周期内产生两个占空比不相等的PWM脉冲，在约束条件下驱使输出电流进行转移；规定实际电流围成的面积极性，求得在一个调控周期内逆变电路各个开关时间段的图形面积；以一个调控周期内逆变电路各个开关时间段的图形面积矢量和为零为约束条件，启动DSP芯片上自带的PWM外设功能，按照预定的电流调控周期设置PWM的周期参数；对逆变电路开关状态的控制自动实现对输出瞬时电流矢量的转移控制，使输出电流跟踪指令电流的变化，能够消除了调制频率以下次附加谐波电流。【专利说明】-种基于瞬时电流直接控制的消谐型PWM电流跟踪控制方法
本专利技术设及一种基于瞬时电流直接控制的消谐型PWM电流跟踪控制方法。
技术介绍
对于诸如APF(电力有源滤波器）、SVG(静止型无功发生器）、光伏及风力等新能源 发电逆变并网设备等类型的逆变装置来说，其输出端经串联电抗器直接接入电网，输出端 电压通过电网电压支撑，运类装置的功能主要通过精确、快速地控制输出电流跟踪指令电 流来实现。不同类型的并网型逆变装置指令电流的产生方法不同，但在指令电流产生后都 存在如何有效控制实际输出电流跟踪指令电流的问题，该环节从很大程度上直接影响着整 套并网逆变装置的最终性能指标。传统的电流跟踪控制方法包括典型的电流滞环控制、电 压空间矢量控制W及一些变形的方法，运种种传统方法实质上都需要主控系统对实际的输 出电流进行实时的检测并通过与指令电流的比较确定逆变电路开关状态，运就对逆变装置 主控系统数据处理速度提出了很高的要求，W20KHZ的开关频率为例，要求主控系统电流比 较控制频率至少为40KHZ，即每隔25US进行一次输出电流调控，加上装置需要进行的指令电 流运算及其他必须的数据处理，如此快的速度要求即使使用高速DSP忍片也难W满足，而过 低的开关速度会导致输出电流偏差增加、输出电流波形变坏，输出电抗器增大、设备成本增 加、输出电流响应速度降低，所W采用传统电流跟踪控制方法的设备从提升电流响应速度、 改善输出电流波形质量、减小并联电抗器体积、重量等方面考虑，大都不得不增加专口电路 或忍片来满足对电流调控速度的要求。 针对W上不足，现有两种脉宽调制电流跟踪方法： 方法一，此方法通过对电流位移因子的选取及作用时间控制经过一个完整的调控 周期TS使Kk)转移至Kk+1)，其电流转移路径如图4所示，在一个调控周期TS内电流沿A^D 的路径从Kk)转移到Kk+1)，此方法在工程实现的难易度及控制精度上都比传统定时 电流比较控制方法有很大的改善，但仍此方法的偶次谐波含量稍高。 方法二，此方法通过在一个调控周期TS内控制两个电流位移因子分别交替作用二 次，每次作用的时间是原来的1/2,其电流转移路径如图5所示，在一个调控周期TS内电流沿 A^B^C^E^F的路径从Kk)转移到Kk+1)，此方法与上一方法相比，可W减小电流跟踪过 程的误差，降低了偶次谐波含量，但在实际开关元件最高开关频率的约束下，该方法不可能 完全消除过程跟踪误差，在不同的调控周期内出现的不同的过程跟踪误差势必引起低频次 的脉动量，它将W附加谐波电流的方式体现在输出电流上。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于瞬时电流直接控制的消谐型PWM电流 跟踪控制方法，本专利技术可W消除调制频率W下次附加谐波电流。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：[000引一种基于瞬时电流直接控制的消谐型PWM电流跟踪控制方法，包括W下步骤： (I)采样直流侧电压瞬时值、工频电网电压瞬时值； (2)对逆变电路的不同工作状态进行分析，得出对应不同逆变电路工作状态下的 可控电流矢量； (3)根据可控电流矢量，计算得到瞬时电流位移因子，根据瞬时电流位移因子计算 出功率开关器件导通的时间； (4)构建约束条件，进行PWM脉宽调制，在一个电流调控周期内产生两个占空比不 相等的PWM脉冲，在约束条件下驱使输出电流进行转移； (5)规定实际电流围成的面积极性，求得在一个调控周期内逆变电路各个开关时 间段的图形面积； (6) W-个调控周期内逆变电路各个开关时间段的图形面积矢量和为零为约束条 件，启动DSP忍片上自带的PWM外设功能，按照预定的电流调控周期设置PWM的周期参数； (7)根据计算的逆变电路各个开关时间段的图形面积数值设置PWM脉冲宽度，根据 设定参数通过对逆变电路开关状态的控制自动实现对输出瞬时电流矢量的转移控制，使输 出电流跟踪指令电流的变化。 所述步骤(2)中，可控电流矢量的计算方法为:确认逆变电路的工作状态，根据各 个状态时电容器端电压、电网侧电压、输出电流和功率开关器件导通或关闭时间计算可控 电流矢量。 所述步骤(2)中，逆变电路的工作状态具体包括： (2-1)输出电流为正向、功率开关器件Tl导通，电容器El放电； (2-2)输出电流为正向、功率开关器件Tl关断； (2-3)输出电流为负向、功率开关器件T2导通，电容器E2放电； (2-4)输出电流为负向、功率开关器件T2关断。 优选的，所述步骤(4)中，约束条件包括： (a)电流调控周期等于逆变电路四个开关时间段的总和； (b)功率开关器件导通的时间为第一个PWM脉冲宽度与第二个PWM脉冲宽度的时间 总和。 优选的，所述步骤(4)中，在约束条件下，使得输出电流从k时刻实时采样电流转移 到期望的k+1时刻电流值。 所述步骤(5)中，分布于指令电流之上的实际电流围成的面积极性为正，分布于指 令电流之下的实际电流围成的面积为负，求取在一个调控周期内，输出电流所沿路径围成 的四个开关时间段的图形面积。 所述步骤(6)中，W-个调控周期内逆变电路各个开关时间段的图形面积矢量和 为零为约束条件，分别求取第一个PWM脉冲宽度与第二个PWM脉冲宽度的时间。所述步骤(6)中，启动DSP忍片上自带的PWM外设功能，按照预定的电流调控周期设 置PWM的周期参数，根据计算的第一个PWM脉冲宽度与第二个PWM脉冲宽度的数值设置PWM脉 冲宽度，运样在下一个调控周期内不需要DSP干预，PWM外设将根据设定参数通过对逆变电 路开关状态的控制自动实现对输出瞬时电流矢量的转移控制，使输出电流跟踪指令电流的 变化。所述步骤(3)中瞬时电流位移因子的得出方法为： 定义单位时间内电流矢量的移动距离为瞬时电流位移因子，记为Sic,根据可控电 流矢量相应地得出一组关于瞬时电流位移因子的定义式，电容器El端电压为Vel,电网侧电 压为化，输出电流起始数值为ic，电容器E2端电压为Ve2: 5ic_rp = ( Vel-UsVLc在输出电流为正、仍需正向增大时选用； 5ic_dp = -(Ve化化)/Lc在输出电流为正、需正向减小时选用； 5ic_rn = -(Ve化化VLc在输出电流为负、仍需反向增大时选用； 5ic_dn=(Vel-Us)/Lc在输出电流为负、需反向减小时选用。 本专利技术的有益效果为： (1)本专利技术利用DSP忍片HVM外设功能，通过脉宽调制手段在下一调控周期内实现 对不同瞬时电流位移因子作用时间的控制，完成当前瞬时电流矢量向下一时刻指令瞬时电 流矢量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于瞬时电流直接控制的消谐型PWM电流跟踪控制方法，其特征是：包括以下步骤：(1)采样直流侧电压瞬时值、工频电网电压瞬时值；(2)对逆变电路的不同工作状态进行分析，得出对应不同逆变电路工作状态下的可控电流矢量；(3)根据可控电流矢量，计算得到瞬时电流位移因子，根据瞬时电流位移因子计算出功率开关器件导通的时间；(4)构建约束条件，进行PWM脉宽调制，在一个电流调控周期内产生两个占空比不相等的PWM脉冲，在约束条件下驱使输出电流进行转移；(5)规定实际电流围成的面积极性，求得在一个调控周期内逆变电路各个开关时间段的图形面积；(6)以一个调控周期内逆变电路各个开关时间段的图形面积矢量和为零为约束条件，启动DSP芯片上自带的PWM外设功能，按照预定的电流调控周期设置PWM的周期参数；(7)根据计算的逆变电路各个开关时间段的图形面积数值设置PWM脉冲宽度，根据设定参数通过对逆变电路开关状态的控制自动实现对输出瞬时电流矢量的转移控制，使输出电流跟踪指令电流的变化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹春杰，张玫，段培永，丁绪东，王芳，石磊，
申请(专利权)人：山东建筑大学，山东星锐电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37