一种用于风电变流器的硬件滞环电流控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于风电变流器的硬件滞环电流控制方法，包括以下步骤：（A）由DSP下发数字量信号的电流给定值和给定带宽值到硬件控制板FPGA；（B）FPGA把DSP下发的数字量信号转换为模拟量信号；（C）将电流给定值与负载采样的反馈电流值进行滞环比较；（D）滞环比较的结果通过PWM变换生成PWM信号以作为驱动信号来控制带宽的正负；（E）PWM信号控制滞环的实时带宽等于给定带宽值的正带宽或负带宽；（F）所述反馈电流值与实时带宽叠加后再返回步骤C与模拟量电流给定值进行滞环比较。本发明专利技术滞环带宽可控，满足前端Boost电路控制的开关频率要求；对被控对象及电路参数变化不敏感，可以抑制系统中的部分干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风电变流器，尤其是一种用于风电变流器的硬件滞环电流控制方法。
技术介绍
滞环控制是一种应用很广泛的闭环电流跟随控制方法，通常以响应速度快和结构简单而著称。在各种变流器控制系统中，滞环控制单元一般同时兼有两种职能，一则作为闭环电流调节器，二则起着PWM调节器的作用，将电流参考信号转换为相应的开关指令信号。而滞环电流控制单元采用模拟器件实现，模拟器件的滞环宽度固定，但开关频率不固定，高低悬殊，有时会出现很窄的脉冲和很大的电流尖峰，最高频率难以控制，易超过器件开关频率的上限。此外，从整体上说，由硬件电路完成的滞环比较器回差值固定，调节时需要变动电路中的元件参数，不利于电路的优化运行。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种用于风电变流器的硬件滞环电流控制方法。本专利技术采用的技术方案是：一种用于风电变流器的硬件滞环电流控制方法，包括以下步骤：（A）由DSP下发数字量信号的电流给定值和给定带宽值到硬件控制板FPGA；（B）FPGA把DSP下发的数字量信号转换为模拟量信号；（C）将模拟量电流给定值与负载采样的模拟量反馈电流值加上滞环的实时带宽进行比较；（D）比较的结果通过PWM变换生成PWM信号；（E）PWM信号控制实时带宽等于给定带宽值的正带宽或负带宽，使反馈电流值上升或下降；（F）所述反馈电流值与实时带宽叠加后再返回步骤C与模拟量电流给定值进行滞环比较。进一步，所述滞环比较在滞环比较器进行，比较原则为：设定电流跟踪误差为error=Ir-Ig（1）；其中，h为对称滞环比较器的滞环宽度绝对值，Ir为电流给定值，Ig为反馈电流值，当error>h时，输出PWM=1，变流器输出电压U0=Ud，Ig上升；当error<-h时，输出PWM=0，变流器输出电压U0=-Ud，Ig下降；其中，Ud为逆变母线电压正极对地电压。由于滞环电流的开关周期足够小，则有下式：开关周期和频率为：Tp为电流上升时间，Tn为电流下降时间，e为网侧电压，L为网侧电抗值；滞环宽度。进一步，所述电流给定值通过电压环PI出来的有功电流信号id和无功电流信号经过反dq变换生成。本专利技术的有益效果：1.电路设计简单，可以节约软件控制的资源，满足前端Boost电路控制的开关频率要求；2.对被控对象及电路参数变化不敏感，可以抑制系统中的部分干扰；3.滞环带宽可控。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在附图说明前提下，获得的其他设计方案和附图：图1是本专利技术滞环电流控制的流程图；图2是本专利技术滞环电流控制的模型图；图3是本专利技术滞环电流控制的波形图；图4是本专利技术滞环电流控制所应用的风电变流器简易工作电路图。具体实施方式参照图1-图2所示，为本专利技术的一种用于风电变流器的硬件滞环电流控制方法，包括以下步骤：（A）由DSP下发数字量信号的电流给定值和给定带宽值到硬件控制板FPGA；（B）FPGA把DSP下发的数字量信号转换为模拟量信号；（C）将模拟量电流给定值与负载采样的模拟量反馈电流值加上滞环的实时带宽进行比较；（D）比较的结果通过PWM变换生成PWM信号；（E）PWM信号控制实时带宽等于给定带宽值的正带宽或负带宽，使反馈电流值上升或下降；（F）所述反馈电流值与实时带宽叠加后再返回步骤C与模拟量电流给定值进行滞环比较。进一步，所述滞环比较在滞环比较器进行，比较原则为：设定电流跟踪误差为error=Ir-Ig（1）；其中，h为对称滞环比较器的滞环宽度绝对值，Ir为电流给定值，Ig为反馈电流值，当error>h时，输出PWM=1，变流器输出电压U0=Ud，Ig上升；当error<-h时，输出PWM=0，变流器输出电压U0=-Ud，Ig下降；其中，Ud为逆变母线电压正极对地电压。依此反复，便实现了对输出负载电流Ig的跟踪控制，使其跟随指令电流Ir，误差小于|error|=|ir-ig|<=h；由于上下比较阀值相等，因此在每个开关周期内，平均跟踪误差都为零。在某一个开关周期内，电流变化状态如图3所示，由于滞环电流的开关周期足够小，则有下式：开关周期和频率为：Tp为电流上升时间，Tn为电流下降时间，e为网侧电压，L为网侧电抗值；在滞环带宽h固定的时候，开关频率不固定，会随着网侧电压e的变化而变化，网侧电压e过零附近时，开关频率变高，在幅值附近时，开关频率变低。如Ud=530V,网侧电压e=620V，电感L=250uH，滞环h=50A，那开关频率会从10600Hz到930Hz变动。而实际上在电路设计中为了避免带宽为零时对IGBT器件造成损坏，对滞环带宽进行了限值，最小值在A，所以实际运行中开关频率在变动。带宽频率不固定，对电力器件的工作频率提出很高的要求，根据公式（7）可以推出，如果要确定频率，则滞环宽度h要变化，即：根据公式（8），例如直流母线电压Ud=530V，L=250uH，确定开关频率为4kHz，网侧电压幅值为506V（对应620V线电压），则对A相电压来说，相应的带宽此种方式可以通过软件程序来完成设定。本专利技术的电路设计思想为：数字量信号电流给定变量，带宽变量经DA芯片转换为模拟量信号，与采样电流信号经过比较运算，生成PWM调制信号。相应的工作原理为：由图1可知，反馈电流叠加实时带宽与给定电流进行比较后，输出PWM信号。实时带宽=正带宽（0）或负带宽（1），也就是：当PMW信号为0时，实时带宽=正带宽，当PWM信号为1时，实时带宽为负带宽，如：当带宽给定为-5A，反馈电流为0A，给定电流为100A时，开始时PWM必为1，此时反馈开关信号控制实时带宽输出为负带宽，反馈电流从0A不断增大，当反馈电流为105A时，加法器输出电流为反馈电流加上负带宽后，其大小为100A，此时达到给定电流100A，比较器输出切换为0，实时带宽为正带宽，反馈电流从105A逐渐减小，当反馈电流为95A时，加法器输出电流为反馈电流加上正带宽后，其大小为100A，此时达到给定电流100A，比较器输出切换为1。这样一直工作下去，反馈电流就在95A与105A来回变动。通过修改带宽给定值的大小，就可以实现可调带宽功能，此控制器称为“可调带宽滞环控制器”。以上所述仅为本专利技术的优先实施方式，本专利技术并不限定于上述实施方式，只要以...

【技术保护点】
一种用于风电变流器的硬件滞环电流控制方法，其特征在于：包括以下步骤：（A）由DSP下发数字量信号的电流给定值和给定带宽值到硬件控制板FPGA；（B）FPGA把DSP下发的数字量信号转换为模拟量信号；（C）将模拟量电流给定值与负载采样的模拟量反馈电流值加上滞环的实时带宽进行比较；（D）比较的结果通过PWM变换生成PWM信号；（E）PWM信号控制实时带宽等于给定带宽值的正带宽或负带宽，使反馈电流值上升或下降；（F）所述反馈电流值与实时带宽叠加后再返回步骤C与模拟量电流给定值进行滞环比较。

【技术特征摘要】
1.一种用于风电变流器的硬件滞环电流控制方法，其特征在于：包括以下步骤：（A）由
DSP下发数字量信号的电流给定值和给定带宽值到硬件控制板FPGA；（B）FPGA把DSP下发的
数字量信号转换为模拟量信号；（C）将模拟量电流给定值与负载采样的模拟量反馈电流值
加上滞环的实时带宽进行比较；（D）比较的结果通过PWM变换生成PWM信号；（E）PWM信号控制
实时带宽等于给定带宽值的正带宽或负带宽，使反馈电流值上升或下降；（F）所述反馈电流
值与实时带宽叠加后再返回步骤C与模拟量电流给定值进行滞环比较。
2.根据权利要求1所述的一种用于风电变流器的硬件滞环电流控制方法，其特征在于：
所述滞环比较在滞环比较器进行，比较原则为：
设定电流跟踪误差为error=Ir-Ig（1）；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭丹，黎裕文，沈湘洪，于虹，李志华，王瑜，张佳丽，李文清，黎林，周立专，
申请(专利权)人：广东明阳龙源电力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44