基于FPGA和改进电压重构实现有源阻尼的故障辨识控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA和改进电压重构实现有源阻尼的故障辨识控制方法，利用FPGA高速并行运算的特点，采用高速采样芯片提高采样精度，在FPGA中完成有源阻尼谐振抑制算法，通过FPGA和改进电压重构，获得较为精确的逆变侧输出电压，微分求出电容电流，节省了电流采样电路，降低系统的成本，同时对变流器运行状态实时监测，快速辨识运行故障。

Active damping fault identification control method based on FPGA and improved voltage reconstruction

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA和改进电压重构实现有源阻尼的故障辨识控制方法
本专利技术涉及一种基于FPGA和改进电压重构实现有源阻尼的故障辨识控制方法，属于新能源发电中并网变流器控制领域。
技术介绍
近年来新能源发电领域得到了快速发展，并网变流器的控制策略对整个系统的安全稳定运行具有重要意义，因此其受到了很多的关注和研究。传统并网变流器一般采用LC或LCL滤波器滤波后接到电网上，采用交流滤波器主要是为了滤除并网电流中的高次谐波成分，提高电能质量。本设计中采用的是LC滤波器，所以仅对LC滤波器作简要说明。LC滤波器为二阶滤波器，其结构简单，在新能源发电领域中应用较多，但是在电容个数使用较多的场合需要对电容电流进行补偿，否则影响电网的功率因数。此外，带LC滤波器结构的并网变流器易受到电网参数的影响，引起特定频段的谐振电流放大，对变流器产生一定的影响，因此需要在控制系统中添加有源阻尼抑制谐振峰，增强系统的鲁棒性。常见的有源阻尼方法如图1所示，采用电容电流前馈补偿，系统中采用DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理)计算控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于FPGA和改进电压重构实现有源阻尼的故障辨识控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，FPGA芯片接收逆变侧电压重构的三相开关状态和DSP发送的电流内环的两相交流分量U

【技术特征摘要】
1.基于FPGA和改进电压重构实现有源阻尼的故障辨识控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，FPGA芯片接收逆变侧电压重构的三相开关状态和DSP发送的电流内环的两相交流分量U1α和U1β；
S2，FPGA芯片判断逆变侧电压重构的三相开关状态是否正确，如果不正确则执行停机操作；如果正确则进行步骤S3；
S3，通过求电流微分计算电感电压，电感电压UL由逆变侧输出电流微分计算得到：



式(1)中，i(z)和i(z-1)为离散化后的逆变侧输出电流；
S4，根据逆变器三相开关状态计算其三相输出电压，并滤波处理：设逆变器三相输出的开关状态分别为Ja、Jb、Jc，Ja、Jb、Jc的值与三相桥臂的开关状态有关，根据开关状态计算逆变器输出的三相电压公式如下所示:



在计算完成后添加低通滤波环节，设采样频率为100KHz，截止频率为1K，采用一阶IIR低通滤波器，公式如下：
Y(Z)＝b0X(Z)+b1X(Z-1)+a0Y(Z-1)(3)
式(3)中，b0、b1、a0为滤波系数，X(Z)、Y(Z)为当前输入输出值，X(Z-1)、Y(Z-1)为上一时周期内的输入输出值；
S5，计算电容电压，电容电压Uc的计算公式如下：
UC＝UInv+UL(4)
式(4)中：UInv代表UA,UB和UC；UL为电感电压；
对电容电压Uc进行微分处理即得电容电流ic：



S6，对电容电流ic进行Clark变换，转化为静止坐标系下的分量，各分量进行有源阻尼补偿处理，得到两相补偿量ICα和ICβ：



式(6)中，Kdα和Kdβ分别为ICα和ICβ的补偿转化系数；
S7，转换完成之后,两相补偿量ICα和ICβ分别与电流内环的两相交流分量U1α和U1β叠加，最后FPGA芯片根据两相叠加量进行SVPWM脉冲计算，产生六路脉冲；
S8，FPGA芯片判断逆变器是否存在故障，若有故障则停止发脉冲，执行停机操作；若没有故障则输出脉冲控制逆变器输出电流。


2.根据权利要求1所述的基于FPGA和改进电压重构实现有源阻尼的故障辨识控制方法，其特征在于，步骤S8中，通过FPGA芯片接收逆变侧三相的开关状态Ja、Jb、Jc，可以辨识出逆变器是否存在故障，FPGA芯片产生7段式SVPWM脉冲，其对应的三相开关状态在每一扇区内变化时，每次仅会有一个开关状态会发生变化，若同一次接收到...

【专利技术属性】
技术研发人员：单谷云，胡惠雄，陈国栋，孙今英，杨文斌，宁尚贤，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31