一种换流器的三环控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种换流器的三环控制装置，包括滤波电路、换流器、外环模块、中环模块和内环模块；内环模块用于在换流器处于离网状态时，采集滤波电容电压，设置内环参考值；中环模块用于在换流器作为逆变器时，采集微网负载电流和换流器输出电流，设置中环电流参考值；外环模块用于在换流器作为整流器时，采集直流电压，设置直流电压参考值；换流器用于根据第一控制信号向微网负载提供电能；根据第二控制信号输出期望电流；根据第三控制信号输出稳定直流电压。本发明专利技术还公开了一种换流器的三环控制方法。采用本发明专利技术实施例，能够快速跟踪电流响应，又能够保证直流电压的稳定，还能够维持输出端电压恒定，真正实现统一控制，且控制方法简单。

A Three-Ring Control Device and Method for Converter

The invention discloses a three-loop control device of a converter, including a filter circuit, a converter, an outer loop module, a middle loop module and an inner loop module; an inner loop module is used to collect the filter capacitor voltage and set the reference value of the inner loop when the converter is off-grid; and a middle loop module is used to collect the filter capacitor voltage when the converter is used as an inverter. Microgrid load current and converter output current, set the reference value of middle ring current; outer ring module is used to collect DC voltage and set the reference value of DC voltage when converter is used as rectifier; converter is used to supply power to microgrid load according to the first control signal; output expected current according to the second control signal; The third control signal outputs stable DC voltage. The invention also discloses a three-loop control method of a converter. The embodiment of the present invention can track the current response quickly, ensure the stability of the DC voltage, maintain the constant output voltage, truly realize the unified control, and the control method is simple.

【技术实现步骤摘要】
一种换流器的三环控制装置及方法
本专利技术涉及换流器
，尤其涉及一种换流器的三环控制装置及方法。
技术介绍
随着电力半导体技术的发展，可靠性和稳定性得到进一步提高，电力电子器件的快速性得到了青睐，而电力电子换流器控制技术是决定电力电子设备性能好坏、寿命长短的一个重要的决定因素。当前针对不同场合，换流器的名称不一样，控制系统结构方法也不一样，但究其原理主要分为：电流控制型、电压控制型。现有技术中的控制装置一般包括采样电路、捕获电路、DSP控制器、驱动电路等，DSP控制器产生的信号经过驱动电路放大送至逆变桥驱动开关管。三环控制包括最大功率跟踪外环、直流电压中环和并网电流内环，能够实现单级式光伏并网逆变系统在光照频繁变化时快速跟踪到最大功率点且稳定运行。这种控制方式非常适合于静止无功补偿、功率因数校正、有源电力滤波器、太阳能、风能等新能源并网发电系统。但是，当换流器处于离网系统中时，就不再能满足应用需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种换流器的三环控制装置及方法，能够快速跟踪电流响应，又能够保证直流电压的稳定，还能够维持输出端电压恒定，真正实现统一控制，且控制方法简单。为了解决现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供了一种换流器的三环控制装置，包括滤波电路、换流器、外环模块、中环模块和内环模块；所述内环模块用于在所述换流器处于离网状态时，采集滤波电容电压，设置内环参考值，以向所述换流器输出第一控制信号；所述中环模块用于在所述换流器作为逆变器时，采集微网负载电流和换流器输出电流，设置中环电流参考值，以控制所述内环模块向所述换流器输出第二控制信号；所述外环模块用于在所述换流器作为整流器时，采集直流电压，设置直流电压参考值，以通过所述中环模块控制所述内环模块向所述换流器输出第三控制信号；所述换流器用于根据所述第一控制信号向微网负载提供电能；根据所述第二控制信号输出期望电流；根据所述第三控制信号输出稳定直流电压；所述滤波电路用于对所述换流器输出的电流进行滤波。进一步地，所述装置还包括直流电压参考端、中环电流参考端、第一内环参考端和第二内环参考端；所述外环模块分别与所述直流电压参考端、所述换流器、所述中环模块连接，所述中环模块分别与所述中环电流参考端、所述换流器、所述滤波电路连接，所述内环模块分别通过所述第一内环参考端和所述第二内环参考端与所述中环模块连接，所述内环模块还与所述换流器、所述滤波电路连接，所述滤波电路还分别与所述换流器、微网负载、电网连接。进一步地，所述装置还包括锁相器；所述锁相器分别与所述内环模块、所述中环模块、所述滤波电路连接。进一步地，所述外环模块包括第一平方计算器、第二平方计算器、第一加法器和第一PI控制器；所述第一平方计算器的输入端与所述直流电压参考端连接，所述第一平方计算器的输出端与所述第一加法器的正输入端连接，所述第二平方计算器的输入端与所述换流器连接，所述第二平方计算器的输出端与所述第一加法器的负输入端连接，所述第一加法器的输出端通过所述第一PI控制器连接所述中环模块。进一步地，所述中环模块包括第一坐标转换器、第二坐标转换器、第二加法器、第三加法器、第一滤波器和第二滤波器；所述第一坐标转换器的输入端与所述滤波电路连接，所述第一坐标转换器的两个输出端分别与所述第二加法器的一正输入端、所述第三加法器的一正输入端连接；所述第二坐标转换器的输入端与所述换流器连接，所述第二坐标转换器的两个输出端分别所述第二加法器的负输入端、所述第三加法器的负输入端连接；所述第一坐标转换器、所述第二坐标转换器的相位端分别与所述锁相器的输出端连接；所述第二加法器的另一正输入端与所述中环电流参考端连接，所述第二加法器的输出端通过所述第一滤波器与所述内环模块连接；所述第三加法器的另一正输入端与所述第一PI控制器连接，所述第三加法器的输出端通过所述第二滤波器与所述内环模块连接。进一步地，所述内环模块包括第四加法器、第五加法器、第二PI控制器、第三PI控制器、第三坐标转换器、第四坐标转换器和脉宽调制器；所述第三坐标转换器的输入端与所述滤波电路连接，所述第三坐标转换器的两个输出端分别与所述第四加法器的负输入端、所述第五加法器的负输入端连接；所述第四加法器的正输入端通过所述第一内环参考端与所述第一滤波器连接，所述第四加法器的输出端通过所述第二PI控制器与所述第四坐标转换器的一输入端连接；所述第五加法器的正输入端通过所述第二内环参考端与所述第二滤波器连接，所述第五加法器的输出端通过所述第三PI控制器与所述第四坐标转换器的另一输入端连接；所述第四坐标转换器的输出端与所述脉宽调制器的输入端连接，所述脉宽调制器的输出端与所述换流器连接；所述第三坐标转换器、所述第四坐标转换器的相位端分别与所述锁相器的输出端连接。进一步地，所述滤波电路包括第一电感、第二电感、电容和开关；所述第一电感的一端连接所述换流器，所述第一电感的另一端分别连接电容的一端、所述开关的一端、微网电阻，所述电容的另一端接地，所述开关的另一端通过所述第二电感连接电网；所述第三坐标转换器、所述锁相器的输入端分别连接所述第一电感与所述电容之间的连接节点，所述第二坐标转换器连接所述第一电感与微网电阻之间的连接节点。相应地，本专利技术实施例还提供了一种换流器的三环控制方法，能够应用于上述换流器的三环控制装置中，所述方法包括：在所述换流器处于离网状态时，内环采集滤波电容电压，设置内环参考值，以向所述换流器输出第一控制信号；在所述换流器作为逆变器时，中环采集微网负载电流和换流器输出电流，设置中环电流参考值，以控制内环向所述换流器输出第二控制信号；在所述换流器作为整流器时，外环采集直流电压，设置直流电压参考值，以通过中环控制内环向所述换流器输出第三控制信号；所述换流器在接收到所述第一控制信号时向微网负载提供电能；在接收到所述第二控制信号时输出期望电流；在接收到所述第三控制信号时输出稳定直流电压。本专利技术提供的换流器的三环控制装置及方法，能够在换流器处于离网状态时，通过内环控制换流器向微网负载提供电能，维持微网负载供电电压正常；在换流器作为整流器时，通过中环和内环控制换流器输出期望电流，快速跟踪电流响应；在换流器作为逆变器时，通过外环、中环和内环控制换流器输出稳定直流电压。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的换流器的三环控制装置的一个实施例的结构示意图；图2是本专利技术提供的换流器的三环控制装置的另一个实施例的结构示意图；图3是本专利技术提供的换流器的三环控制方法的一个实施例的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，是本专利技术提供的换流器的三环控制装置的一个实施例的结构示意图。本专利技术实施例提供的一种换流器的三环控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换流器的三环控制装置，其特征在于，包括滤波电路、换流器、外环模块、中环模块和内环模块；所述内环模块用于在所述换流器处于离网状态时，采集滤波电容电压，设置内环参考值，以向所述换流器输出第一控制信号；所述中环模块用于在所述换流器作为逆变器时，采集微网负载电流和换流器输出电流，设置中环电流参考值，以控制所述内环模块向所述换流器输出第二控制信号；所述外环模块用于在所述换流器作为整流器时，采集直流电压，设置直流电压参考值，以通过所述中环模块控制所述内环模块向所述换流器输出第三控制信号；所述换流器用于根据所述第一控制信号向微网负载提供电能；根据所述第二控制信号输出期望电流；根据所述第三控制信号输出稳定直流电压；所述滤波电路用于对所述换流器输出的电流进行滤波。

【技术特征摘要】
1.一种换流器的三环控制装置，其特征在于，包括滤波电路、换流器、外环模块、中环模块和内环模块；所述内环模块用于在所述换流器处于离网状态时，采集滤波电容电压，设置内环参考值，以向所述换流器输出第一控制信号；所述中环模块用于在所述换流器作为逆变器时，采集微网负载电流和换流器输出电流，设置中环电流参考值，以控制所述内环模块向所述换流器输出第二控制信号；所述外环模块用于在所述换流器作为整流器时，采集直流电压，设置直流电压参考值，以通过所述中环模块控制所述内环模块向所述换流器输出第三控制信号；所述换流器用于根据所述第一控制信号向微网负载提供电能；根据所述第二控制信号输出期望电流；根据所述第三控制信号输出稳定直流电压；所述滤波电路用于对所述换流器输出的电流进行滤波。2.如权利要求1所述的换流器的三环控制装置，其特征在于，所述装置还包括直流电压参考端、中环电流参考端、第一内环参考端和第二内环参考端；所述外环模块分别与所述直流电压参考端、所述换流器、所述中环模块连接，所述中环模块分别与所述中环电流参考端、所述换流器、所述滤波电路连接，所述内环模块分别通过所述第一内环参考端和所述第二内环参考端与所述中环模块连接，所述内环模块还与所述换流器、所述滤波电路连接，所述滤波电路还分别与所述换流器、微网负载、电网连接。3.如权利要求2所述的换流器的三环控制装置，其特征在于，所述装置还包括锁相器；所述锁相器分别与所述内环模块、所述中环模块、所述滤波电路连接。4.如权利要求3所述的换流器的三环控制装置，其特征在于，所述外环模块包括第一平方计算器、第二平方计算器、第一加法器和第一PI控制器；所述第一平方计算器的输入端与所述直流电压参考端连接，所述第一平方计算器的输出端与所述第一加法器的正输入端连接，所述第二平方计算器的输入端与所述换流器连接，所述第二平方计算器的输出端与所述第一加法器的负输入端连接，所述第一加法器的输出端通过所述第一PI控制器连接所述中环模块。5.如权利要求4所述的换流器的三环控制装置，其特征在于，所述中环模块包括第一坐标转换器、第二坐标转换器、第二加法器、第三加法器、第一滤波器和第二滤波器；所述第一坐标转换器的输入端与所述滤波电路连接，所述第一坐标转换器的两个输出端分别与所述第二加法器的一正输入端、所述第三加法器的一正输入端连接；所述第二坐标转换器的输入端与所述换流器连接，所述第二坐标转换器的两个输出端分别所述第二加法器的负输入端、所述第三加法器的负输入端连接；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建霖，吴亚杰，韦延清，王乐鹏，李政霖，李庆顺，
申请(专利权)人：珠海泰通电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44