一种基于消除零电压矢量开关表的直接功率控制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种基于消除零电压矢量开关表的直接功率控制策略，具体为：步骤1，采集两相α、β静止坐标系下的电压向量U

【技术实现步骤摘要】
一种基于消除零电压矢量开关表的直接功率控制策略


[0001]本专利技术属于电力电子
，涉及一种基于消除零电压矢量开关表的直接功率控制策略。

技术介绍

[0002]在电力能源消费和新能源发电系统中，以变换器为核心的电力电子设备作为能量变换的桥梁，对于保证能量的顺利流动以及实现高品质的电能供应具有至关重要的作用。为了高效实现能量的转换和利用，大量控制方法被广泛用于试验，其中直接功率控制方法因其控制结构简单，不需要电流控制内环整定和调制模块，同时还具有动态响应速度快等优点脱颖而出，是逆变器实现功率解耦控制最为常用的控制方法之一。开关表是此方法的关键，其好坏直接影响着整个系统的性能。然而传统的直接功率控制存在着控制精度不高的问题，国内外学者也提出了许多改进方法，包括引入辅助电压矢量，细分边界死区以及开关矢量表和结合空间矢量调制技术等。虽然这些方法能够在一定程度上改善其稳态性能，但没有加强对无功功率的控制力度，同时也额外加大了算法的复杂度。
[0003]传统的直接功率控制中用到的开关表存在大量零电压矢量，大大增加了无功功率失控区出现的概率，使得系统对输出无功功率、有功功率的调节能力变差，引起无功和有功的波动，进而导致网侧电流波形发生畸变，直流侧输出电压产生波动，影响系统的可靠性和稳定性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于消除零电压矢量新型开关表的直接功率控制策略，解决了现有技术中存在的开关表存在大量零电压矢量，增加了无功功率失控区出现概率的问题。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，一种基于消除零电压矢量新型开关表的电压源变换器直接功率控制策略，具体按照如下步骤实施：
[0006]步骤1，采集两相α、β静止坐标系下的电压向量U
s
和电流向量I
s
并计算瞬时有功功率p和瞬时无功功率q；
[0007]步骤2，对瞬时有功功率p和瞬时无功功率q进行微分，分别得到瞬时有功功率变化率dp/dt和瞬时无功功率变化率dq/dt；
[0008]步骤3，根据瞬时有功功率变化率dp/dt和瞬时无功功率变化率dq/dt得到有功功率变化率曲线图和无功功率变化率曲线图，进而得出电压矢量对功率的影响强度表；
[0009]步骤4，根据电压矢量对功率的影响强度表确定开关表；
[0010]步骤5，将有功功率及无功功率的给定值与实际值相比较，通过查询开关表选择电压矢量，来控制PWM整流器的开关状态。
[0011]本专利技术的特征还在于，
[0012]步骤1具体为：
[0013]在α
‑
β坐标系中，采集电压向量U
s
和电流向量I
s
，得到：
[0014][0015]计算瞬时有功功率p和瞬时无功功率q，分别为：
[0016][0017]其中，i
α
、i
β
分别为三相并网电流在两相静止坐标系下的分量，u
α
、u
β
分别为三相并网电压在两相静止坐标系下的分量，j是虚部单位。
[0018]步骤2具体为：
[0019]将u
α
、u
β
分量分别表示为：
[0020][0021]其中，ω为电网的角频率，t为时间；
[0022]则瞬时有功功率变化率dp/dt和瞬时无功功率变化率dq/dt分别为：
[0023][0024]其中，L为并网滤波器电抗器值，V
α
，V
β
分别是两相并网逆变器输出电压矢量。
[0025]步骤3具体为：
[0026]步骤3.1，三相PWM整流器输出8种开关状态的组合，因此，PWM整流器输出8个电压矢量，其中有两个矢量为零，定义两个零矢量为U0(000)和U7(111)，剩余六个非零矢量分别为U1(100)、U2(110)、U3(010)、U4(011)、U5(001)和U6(101)，其中，括号内的内容表示三相整流器输出的开关状态，每项仅为0或1，三相开关全部组合由000～111依次排列；U代表电压矢量，V代表电压空间矢量，两个零矢量为U0(000)和U7(111)，剩余六个非零矢量分别为U1(100)、U2(110)、U3(010)、U4(011)、U5(001)和U6(101)。
[0027]除去两个零矢量，将剩余六个电压矢量分为12个扇区，分别为θ1～θ
12
12个扇区，θ1表示0～30
°
的扇区，依此类推，六个电压矢量每两个相邻矢量之间相差60
°
，用V0、V1......V7分别表示U0‑
U7上述相应的电压空间矢量，以V1为的θ1的起点，逆时针每隔60
°
依次为V2......V6；
[0028]步骤3.2，以θ为横坐标，横坐标从0
‑
360
°
每30
°
一个坐标点，θ＝arctan(u
β
/u
α
)，以dp/dt和dq/dt为纵坐标，将V1
‑
V6分别在两相α、β静止坐标系下进行分解之后代入公式(1)，分别得到有功功率变化率曲线图和无功功率变化率曲线图，每个曲线图中均包括V1
‑
V6对应的六条曲线；
[0029]步骤3.3，绘制电压矢量对功率的影响强度表，以V1
‑
V6依次为横表头，以θ1‑
θ
12
为纵表头，在有功功率变化率曲线图和无功功率变化率曲线图中分别提取在θ1‑
θ
12
内V1
‑
V6对
应曲线的位置关系，按照曲线位置关系从上到下影响强度依次表示为“+++”、“++”、“+”、
“‑”
、
“‑‑”
、
“‑‑‑”
，其中，用“+”表示功率增加，“++”表示功率增加强度大，用“+++”表示功率增加强度最大；用
“‑”
表示功率减小，
“‑‑”
表示功率减小强度大，
“‑‑‑”
表示功率减小强度最大，获得有功功率和无功功率对应的电压矢量对功率的影响强度表。
[0030]步骤4具体为：
[0031]通过滞环比较器输出的滞环信号有功功率偏离参考功率Sp或无功功率偏离参考功率Sq表示实际功率偏离参考功率的状态，Sp或Sq只有两种状态，1或0，其作用是判断输出功率是否需要增加或减小，1表示需要增加，0表示需要减小；
[0032]首先针对有功功率进行选择：在各个扇区内，当Sp＝1时，表示需要增加有功功率，此时从有功功率对应的电压矢量对功率的影响强度表中查询对应扇区内V1
‑
V6的功率强度，选择表示为“+++”、“++”、“+”对应的电压矢量；当Sp＝0时，表示需要减小有功功率，此时从有功功率对应的电压矢量对功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于消除零电压矢量开关表的直接功率控制策略，其特征在于，具体按照如下步骤实施：步骤1，采集两相α、β静止坐标系下的电压向量U
s
和电流向量I
s
并计算瞬时有功功率p和瞬时无功功率q；步骤2，对瞬时有功功率p和瞬时无功功率q进行微分，分别得到瞬时有功功率变化率dp/dt和瞬时无功功率变化率dq/dt；步骤3，根据瞬时有功功率变化率dp/dt和瞬时无功功率变化率dq/dt得到有功功率变化率曲线图和无功功率变化率曲线图，进而得出电压矢量对功率的影响强度表；步骤4，根据电压矢量对功率的影响强度表确定开关表；步骤5，将有功功率及无功功率的给定值与实际值相比较，通过查询开关表选择电压矢量，来控制PWM整流器的开关状态。2.根据权利要求1所述的一种基于消除零电压矢量开关表的直接功率控制策略，其特征在于，所述步骤1具体为：在α
‑
β坐标系中，采集电压向量U
s
和电流向量I
s
，得到：计算瞬时有功功率p和瞬时无功功率q，分别为：其中，i
α
、i
β
分别为三相并网电流在两相静止坐标系下的分量，u
α
、u
β
分别为三相并网电压在两相静止坐标系下的分量，j是虚部单位。3.根据权利要求1所述的一种基于消除零电压矢量开关表的直接功率控制策略，其特征在于，所述步骤2具体为：将u
α
、u
β
分量分别表示为：其中，ω为电网的角频率，t为时间；则瞬时有功功率变化率dp/dt和瞬时无功功率变化率dq/dt分别为：其中，L为并网滤波器电抗器值，V
α
，V
β
分别是两相并网逆变器输出电压矢量。4.根据权利要求1所述的一种基于消除零电压矢量开关表的直接功率控制策略，其特征在于，所述步骤3具体为：步骤3.1，三相PWM整流器输出8种开关状态的组合，因此，PWM整流器输出8个电压矢量，
其中有两个矢量为零，定义两个零矢量为U0(000)和U7(111)，剩余六个非零矢量分别为U1(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)和U6(110)，括号内的内容表示三相整流器输出的开关状态，每项仅为0或1，三相开关全部组合由000～111依次排列，除去两个零矢量，将剩余六个电压矢量分为12个扇区，分别为θ1‑
θ
12
12个扇区，θ1表示0
‑
30
°
的扇区，依此类推，六个电压矢量每两个相邻矢量之间相差60
°
，用V0、V1......V7分别表示U0‑
U7上述相应的电压空间矢量，以V1为的θ1的起点，逆时针每隔60
°
依次为V2......V6；步骤3.2，以θ为横坐标，横坐标从0
‑
360
°
每30
°
一个坐标点，θ＝arctan(u
β
/u
α
)，以dp/dt和dq/dt为纵坐标，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，安卓尔，张世乾，肖子涵，曹裕捷，郑爱香，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：