一种防止耦合电抗器磁饱和的控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种防止耦合电抗器磁饱和的控制方法和装置，用以简化现有的环流中的工频分量的补偿方法。该方法包括：确定耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压；根据所述耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压，确定所述耦合电抗器的两个绕组的磁链之差；将包含所述耦合电抗器和所述逆变拓扑的逆变电路在并网之前确定的磁链的校正量与所述磁链之差的和，作为工频补偿的目标量；根据所述工频补偿的目标量生成驱动信号，驱动所述耦合电抗器的两个绕组分别连接的逆变拓扑中的开关器件，使得补偿后的工频补偿的目标量趋近于零。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种防止耦合电抗器磁饱和的控制方法和装置。
技术介绍
图1为T型三电平逆变拓扑加耦合电抗器L1所构成的五电平逆变电路，这种五电平逆变电路包括逆变拓扑A和逆变拓扑B，逆变拓扑A中包括开关器件Q1a、开关器件Q2a、开关器件Q3a和开关器件Q4a；逆变拓扑B中包括开关器件Q1b、开关器件Q2b、开关器件Q3b和开关器件Q4b；逆变拓扑A的输出电流和逆变拓扑B的输出电流经过耦合电抗器L1滤波后，再经过电容C3和电抗器L4构成的滤波电路再次滤波后并入电网。图1所示的逆变电路中还包括母线电容C1a、母线电容C2a、母线电容C1b和母线电容C2b。图1所示的逆变电路的发波方案为在逆变拓扑A中和在逆变拓扑B中处于对应位置的开关器件的驱动信号的相位差为180度，即逆变拓扑A和逆变拓扑B中的逆变桥臂的调制波相同，载波相反。其中，开关器件Q1a和开关器件Q1b处于对应位置，开关器件Q2a和开关器件Q2b处于对应位置，开关器件Q3a和开关器件Q3b处于对应位置，开关器件Q4a和开关器件Q4b处于对应位置。当逆变拓扑A输出的电流和逆变拓扑B输出的电流不等时，二者之差为环流，在理想情况下，环流中仅存在开关次高频成分，也就是说，逆变拓扑A输出的电流中的直流分量等于逆变拓扑B输出的电流中的直流分量，逆变拓扑A输出的电流中的工频分量等于逆变拓扑B输出的电流中的工频分量。但是在实际运行中，由于逆变拓扑A和逆变拓扑B中的硬件差异以及干扰因素可能导致逆变拓扑A和逆变拓扑B中的逆变桥臂的调制波存在差异，这会在环流中引入低频分量(这种低频分量包括直流分量和工频分量)，由于耦合电抗器L1的低频阻抗较小，当环流中的低频分量较大时，如果不加控制，可能会导致耦合电抗器L1的磁链值达到临界值后，耦合电抗器L1的磁通发生饱和，耦合电抗器L1的电感功能失效，危害逆变电路的安全运行。对于环流中的直流分量，通常采用直流分量动态补偿的方法进行补偿以消除环流中的直流分量。而对于环流中的工频分量，当通过快速傅里叶变换的方法来检测环流中的工频分量并进行补偿时，需要在逆变电路的整个运行过程中不断通过快速傅里叶变换的方法来检测环流中的工频分量，而由于采用快速傅里叶变换的方法来检测环流中的工频分量比较复杂，这会复杂化环流中的工频分量的补偿方法。综上所述，在目前对环流中的工频分量进行补偿时，由于需要不断地通过快速傅里叶变换的方法来检测环流中的工频分量，而采用快速傅里叶变换的方法来检测环流中的工频分量比较复杂，因此，这会复杂化环流中的工频分量的补偿方法。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种防止耦合电抗器磁饱和的控制方法和装置，用以简化现有的环流中的工频分量的补偿方法。基于上述问题，本专利技术实施例提供的一种防止耦合电抗器磁饱和的控制方法，包括：确定耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压；根据所述耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压，确定所述耦合电抗器的两个绕组的磁链之差；将包含所述耦合电抗器和所述逆变拓扑的逆变电路在并网之前确定的磁链的校正量与所述磁链之差的和，作为工频补偿的目标量；根据所述工频补偿的目标量生成驱动信号，驱动所述耦合电抗器的两个绕组分别连接的逆变拓扑中的开关器件，使得补偿后的工频补偿的目标量趋近于零。本专利技术实施例提供的一种防止耦合电抗器磁饱和的控制装置，包括：第一确定模块，用于确定耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压；第二确定模块，用于根据所述耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压，确定所述耦合电抗器的两个绕组的磁链之差；第三确定模块，用于将包含所述耦合电抗器和所述逆变拓扑的逆变电路在并网之前确定的磁链的校正量与所述磁链之差的和，作为工频补偿的目标量；第一生成模块，用于根据所述工频补偿的目标量生成驱动信号，驱动所述耦合电抗器的两个绕组分别连接的逆变拓扑中的开关器件，使得补偿后的工频补偿的目标量趋近于零。本专利技术实施例的有益效果包括：本专利技术实施例提供的防止耦合电抗器磁饱和的控制方法和装置，根据耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压，确定该耦合电抗器的两个绕组的磁链之差，将包含该耦合电抗器和逆变拓扑的逆变电路在并网之前确定的磁链的校正量与所述磁链之差的和，作为工频补偿的目标量；再根据所述工频补偿的目标量生成驱动信号，驱动所述耦合电抗器的两个绕组分别连接的逆变拓扑中的开关器件，使得补偿后的工频补偿的目标量趋近于零，从而补偿环流中的工频分量，这种补偿方法不需要在补偿是使用快速傅里叶变换，这可以简化环流中的工频分量的补偿过程。附图说明图1为现有的包含耦合电抗器的逆变电路的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的防止耦合电抗器磁饱和的控制方法的流程图之一；图3为本专利技术实施例提供的防止耦合电抗器磁饱和的控制方法的流程图之二；图4为本专利技术实施例提供的防止耦合电抗器磁饱和的控制方法的流程图之三；图5为本专利技术实施例提供的防止耦合电抗器磁饱和的控制方法的流程图之四；图6为本专利技术实施例提供的防止耦合电抗器磁饱和的控制方法的流程图之五；图7为本专利技术实施例提供的防止耦合电抗器磁饱和的控制装置的结构图之一；图8为本专利技术实施例提供的防止耦合电抗器磁饱和的控制装置的结构图之二；图9为本专利技术实施例提供的防止耦合电抗器磁饱和的控制装置的结构图之三。具体实施方式本专利技术实施例提供的防止耦合电抗器磁饱和的控制方法和装置，通过耦合电抗器的两个绕组的磁链之差与包含该耦合电抗器和逆变拓扑的逆变电路在并网之前确定的磁链的校正量的和，对逆变电路中的环流的工频分量进行补偿，从而避免在补偿过程中使用快速傅里叶变换，简化补偿过程。对于连接两个逆变拓扑的耦合电抗器来说，耦合电抗器的磁柱部分的磁链值取决于支路电流(即每个逆变拓扑输出的电流)和环流的大小，耦合电抗器的磁轭部分的磁链值主要受环流的影响。根据耦合电抗器的工作需求，磁柱部分的磁链饱和设计值高于磁轭部分的磁链饱和设计值，从全负载段考虑，当存在环流时，磁轭部分容易发生饱和。因此，耦合电抗器的饱和控制主要是控制环流，即主要是控制耦合电抗器连接的两个逆变拓扑输出的电流之差，环流中包括直流成分、工频成分和高频成分。当采用磁链来控制环流时，由于磁链为逆变拓扑输出的电压对时间的积分，因此，可以有效抑制环流中的高频成分。本专利技术实施例提供的防止耦合电抗器磁饱和的控制方法和装置是利用磁链对环流中的工频成分进行抑制的。对于图1所示的逆变电路，并网时交流侧电压方程为：其中，Uik1为逆变拓扑A的输出电压，ULk1为耦合电抗器中与逆变拓扑A相连的绕组上的电压，ULgk为网侧电感，即电感L4上的电压，Ek为网侧电压，Uik2为逆变拓扑B的输出电压，ULk2为耦合电抗器中与逆变拓扑B相连的绕组上的电压。将并网时交流侧电压方程中的两式相减可以得到：Uik1-Uik2＝ULk1-ULk2，若将磁链概念引入逆变拓扑的输出侧，则可以将相减后得到的公式的两侧同时对时间进行积分，则得到Ψik1-Ψik2＝ΨLk1-ΨLk2，其中，Ψik1为逆变拓扑A输出的磁链值，Ψik2为逆变拓扑B输出的磁链值，ΨLk1为耦合电抗器中与逆变拓扑A相连的绕组的磁链值，ΨLk2为耦合电抗器中与逆变拓扑B相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止耦合电抗器磁饱和的控制方法，其特征在于，包括：确定耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压；根据所述耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压，确定所述耦合电抗器的两个绕组的磁链之差；将包含所述耦合电抗器和所述逆变拓扑的逆变电路在并网之前确定的磁链的校正量与所述磁链之差的和，作为工频补偿的目标量；根据所述工频补偿的目标量生成驱动信号，驱动所述耦合电抗器的两个绕组分别连接的逆变拓扑中的开关器件，使得补偿后的工频补偿的目标量趋近于零。

【技术特征摘要】
1.一种防止耦合电抗器磁饱和的控制方法，其特征在于，包括：确定耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压；根据所述耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压，确定所述耦合电抗器的两个绕组的磁链之差；将包含所述耦合电抗器和所述逆变拓扑的逆变电路在并网之前确定的磁链的校正量与所述磁链之差的和，作为工频补偿的目标量；根据所述工频补偿的目标量生成驱动信号，驱动所述耦合电抗器的两个绕组分别连接的逆变拓扑中的开关器件，使得补偿后的工频补偿的目标量趋近于零。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压，确定所述耦合电抗器的两个绕组的磁链之差，具体包括：根据所述逆变拓扑输出的电压，确定所述耦合电抗器的每个绕组的磁链；根据所述耦合电抗器的每个绕组的磁链，确定所述耦合电抗器的两个绕组的磁链之差。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述逆变拓扑为三相逆变拓扑，根据所述逆变拓扑输出的电压，确定所述逆变拓扑的输出磁链，具体包括：将每个逆变拓扑输出的a相电压、b相电压和c相电压进行abc坐标系到αβo坐标系的转换，得到该逆变拓扑输出的电压的α轴的分量和该逆变拓扑输出的电压的β轴的分量；根据所述耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压的α轴的分量和β轴的分量，确定该绕组的x轴的磁链，其中，x轴为α轴或者为β轴；根据所述耦合电抗器的每个绕组的磁链，确定所述耦合电抗器的两个绕组的磁链之差，具体包括：根据所述耦合电抗器的每个绕组的x轴的磁链，确定所述耦合电抗器的两
\t个绕组的x轴的磁链之差；将包含所述耦合电抗器和所述逆变拓扑的逆变电路在并网之前确定的磁链的校正量与所述磁链之差的和，作为工频补偿的目标量，具体包括：将所述逆变电路在并网之前确定的x轴的磁链的校正量与所述耦合电抗器的两个绕组的x轴的磁链之差，作为一个工频补偿的目标量；根据所述工频补偿的目标量生成驱动信号，驱动所述耦合电抗器的两个绕组分别连接的逆变拓扑中的开关器件，使得补偿后的工频补偿的目标量趋近于零，具体包括：根据两个工频补偿的目标量生成驱动信号，驱动所述耦合电抗器的两个绕组分别连接的逆变拓扑中的开关器件，使得补偿后的两个工频补偿的目标量均趋近于零。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压的α轴的分量和β轴的分量，确定该绕组的x轴的磁链，具体包括：将所述耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压的α轴的分量和β轴的分量经过一阶低通滤波运算，得到该绕组的待修正的α轴的磁链和β轴的磁链；采用下面的公式对所述耦合电抗器的每个绕组的待修正α轴的磁链进行修正，得到该绕组的α轴的磁链：Ψα=Ψα′+Ψβ′ωcωe;]]>采用下面的公式对所述耦合电抗器的每个绕组的待修正的β轴的磁链进行修正，得到该绕组的β轴的磁链：Ψβ=Ψβ′+Ψα′ωcωe;]]>其中，Ψ'α为耦合电抗器的一个绕组的待修正的α轴的磁链，Ψ'β为该绕组的待修正的β轴的磁链，Ψα为该绕组的α轴的磁链，Ψβ为该绕组的β轴的磁
\t链，ωc为一阶低通滤波运算时的截止频率，ωe是电网的角频率。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述逆变拓扑为单相逆变拓扑，根据所述逆变拓扑输出的电压，确定所述耦合电抗器的每个绕组的磁链，具体包括：将所述耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑输出的电压作为输出电压的α轴的分量并经过一阶低通滤波运算，得到该绕组的待修正的α轴的磁链和β轴的磁链；采用下面的公式确定所述耦合电抗器的每个绕组的磁链：Ψ=Ψβ′+Ψα′ωcωe]]>其中，Ψ'α为耦合电抗器的一个绕组的待修正的α轴的磁链，Ψ'β为该绕组的待修正的β轴的磁链，Ψ为该绕组的磁链，ωc为一阶低通滤波运算时的截止频率，ωe是电网的角频率。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当环流中的工频补偿的目标量稳定时，将当前时刻之前的一个工频周期内的逆变电路中的环流的直流分量作为当前时刻的直流补偿的目标量；所述逆变电路包括耦合电抗器和耦合电抗器的每个绕组连接的逆变拓扑；根据当前时刻的直流补偿的目标量生成驱动信号，驱动所述耦合电抗器的两个绕组分别连接的逆变拓扑中的开关器件，使得补偿后的直流补偿的目标量为零。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当环流中的工频补偿的目标量不稳定时，将当前时刻之前所述工频补偿的目标量稳定时的最后一次的直流补偿的目标量作为当前时刻的直流补偿的目标量；根据当前时刻的直流补偿的目标量生成驱动信号，驱动所述耦合电抗器的两个绕组分别连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔志洋，王晛，马志军，靳广超，
申请(专利权)人：艾默生网络能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44