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一种两相静止坐标系下的三相逆变器并网电流控制方法技术

技术编号:39499439 阅读:9 留言:0更新日期:2023-11-24 11:29
本发明专利技术公开了一种两相静止坐标系下的三相逆变器并网电流控制方法,包括步骤:采集三相电网电压,将给定并网电流幅值分别与电网电压相位角的正弦值和余弦值相乘,得到静止坐标系下的参考并网电流;采集三相并网逆变器的三相并网电流,分别通过坐标变换转换至两相静止坐标系下,再分别将参考并网电流与实际并网电流做差,得到控制误差;将控制误差分别送入改进型奇数次重复控制器中,并将改进型奇数次重复控制器的输出结果分别叠加到控制误差上;将叠加结果作为输入分别送入一个比例积分控制器中,得到三相逆变器在两相静止坐标系下的输出电压参考值

【技术实现步骤摘要】
一种两相静止坐标系下的三相逆变器并网电流控制方法


[0001]本专利技术涉及并网变换器控制领域,尤其涉及一种两相静止坐标系下的三相逆变器并网电流控制方法


技术介绍

[0002]三相并网逆变器具有系统容量大

功率密度高

谐波抑制能力强等优点,是分布式发电系统中最重要的电力电子设备之一,它可以将直流电转换为三相交流电,并进一步将其注入到三相电网中,因此其直接决定了电网电流质量

[0003]并网电流控制是三相并网逆变器的常用控制策略,其主要通过比例积分控制器控制并网电流实际值跟踪并网电流参考值

这种方法易于实现,但对谐波的抑制能力较弱

电网中的公共耦合点电压中包含了大量谐波成分,这些谐波信号可能通过比例积分调节器传递到三相逆变器的并网电流中,引起并网电流的谐波失真,进而导致并网电流谐波含量增加

[0004]由于电网电压中包含了大量的奇数次谐波信号,对电力系统的安全稳定运行带来了威胁

重复控制器是一种用于抑制并网电流谐波的控制方法,被广泛应用于三相并网逆变器中

利用电网电压中谐波信号为周期性信号的特点,重复控制器可以通过周期性的控制信号来跟踪和抵消谐波成分,以实现并网电流的谐波抑制

在逆变器系统中,重复控制通常用于跟踪电网电压中的谐波信号,并生成相应的补偿信号,以降低逆变器并网电流中的谐波成分,改善电网质量,满足电力系统对电流谐波的要求

传统的重复控制器在奇次谐波和偶次谐波都具有高增益,会降低系统的鲁棒性并且导致了较高的计算量和控制复杂度

同时,传统的重复控制器的带宽较小,对系统中谐波信号的幅值和频率波动响应速度慢

因此,研究提高响应速度

减少计算量和控制复杂度的高性能并网电流控制方法具有十分重要的意义


技术实现思路

[0005]专利技术目的:本专利技术的目的是提供一种能提高三相逆变器闭环系统并网电流在奇次谐波频率处的增益和带宽,并降低传统重复控制器的高计算量和控制复杂度的两相静止坐标系下的三相逆变器并网电流控制方法

[0006]技术方案:本专利技术的三相逆变器并网电流控制方法,包括如下步骤:
[0007]步骤1,采集三相电网电压,通过坐标变换计算出电网电压相位角的正弦值和余弦值,将给定并网电流幅值分别与该相位角的正弦值和余弦值相乘,得到静止坐标系下的参考并网电流;
[0008]步骤2,采集三相并网逆变器的三相并网电流,分别通过坐标变换转换至两相静止坐标系下,并在两相静止坐标系下分别将参考并网电流与实际并网电流做差,得到控制误差;
[0009]步骤3,将步骤2得到两相静止坐标系下的控制误差分别送入改进型奇数次重复控
制器中,并将改进型奇数次重复控制器的输出结果分别叠加到步骤2所得的控制误差上;
[0010]步骤4,将步骤3中的叠加结果作为输入分别送入一个比例积分控制器中,得到三相逆变器在两相静止坐标系下的输出电压参考值,并根据
SVPWM
调制策略计算三相并网逆变器各管所需的开关信号

[0011]进一步,所述改进型奇数次重复控制器的控制流程如下:将输入信号通过一个系数
k
r
的比例环节,该比例环节的输出信号进一步作为输入信号连接至一个
N
次延迟环节
z

N/2
,该
N
次延迟环节
z

N/2
的输出信号进一步作为输入信号连接至一个零相位低通滤波器
Q(z)
,该零相位低通滤波器
Q(z)
的输出信号进一步作为输入信号连接至一个相位提前补偿器
C(z)
;此外,
N
次延迟环节
z

N/2
的输出信号经过负反馈叠加至比例环节的输出信号,叠加
N
次延迟环节
z

N/2
的反相输出信号后的比例环节的输出信号经过前馈直接叠加至相位提前补偿器
C(z)
的反相输出信号上,叠加结果最终作为改进型奇数次重复控制器的输出信号;
[0012]所述改进型奇数次重复控制器
G
IORC
(z)
的传递函数为:
[0013][0014]其中,
k
r
是控制器增益,
Q(z)
是零相位低通滤波器,
C(z)
是相位提前补偿器,
N
是基频与采样频率的比值,
z
是离散时间的复变量

[0015]进一步,所述零相位低通滤波器
Q(z)
的表达式为
Q(z)

az+b+az
‑1,系数
a

b
满足如下条件:
[0016][0017]需保证低通滤波器的截止频率符合系统带宽需求

[0018]进一步,所述零相位低通滤波器
Q(z)
设于重复控制环路之外

[0019]进一步,所述相位提前补偿器
C(z)
的表达式为:
[0020]C(z)

z
m
[0021]其中
m
为相位提前的步长,且当
m
=0时,有
C(z)
=1;
[0022]参数
m
的设计条件满足以下表达式:
[0023][0024]其中,为从并网电流参考值到并网电流实际值的传递函数的相位,
ω
为角频率,0<
ω

ω
c

T
sa
为采样周期,
ω
c
为传递函数
G
LCL
(z)G
PI
(z)/(1+G
LCL
(z)G
PI
(z))
的截止频率频率

[0025]进一步,所述改进型奇数次重复控制器中的比例系数
k
r
的设计需保证
1+(1+k
r
)G
PI
(z)G
LCL
(z)
=0的根轨迹始终在单位圆内,其中,
G
PI
(z)

G
LCL
(z)
分别为比例积分控制器和
LCL
滤波器的传递函数;所述比例系数的最小值和最大值分别为:
[0026][0027][0028]其中,为从并网电流参考值到并网电流实际值的本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种两相静止坐标系下的三相逆变器并网电流控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,采集三相电网电压,通过坐标变换计算出电网电压相位角的正弦值和余弦值,将给定并网电流幅值分别与该相位角的正弦值和余弦值相乘,得到静止坐标系下的参考并网电流;步骤2,采集三相并网逆变器的三相并网电流,分别通过坐标变换转换至两相静止坐标系下,并在两相静止坐标系下分别将参考并网电流与实际并网电流做差,得到控制误差;步骤3,将步骤2得到两相静止坐标系下的控制误差分别送入改进型奇数次重复控制器中,并将改进型奇数次重复控制器的输出结果分别叠加到步骤2所得的控制误差上;步骤4,将步骤3中的叠加结果作为输入分别送入一个比例积分控制器中,得到三相逆变器在两相静止坐标系下的输出电压参考值,并根据
SVPWM
调制策略计算三相并网逆变器各管所需的开关信号
。2.
根据权利要求1所述两相静止坐标系下的三相逆变器并网电流控制方法,其特征在于,所述改进型奇数次重复控制器的控制流程如下:将输入信号通过一个系数
k
r
的比例环节,该比例环节的输出信号进一步作为输入信号连接至一个
N
次延迟环节
z

N/2
,该
N
次延迟环节
z

N/2
的输出信号进一步作为输入信号连接至一个零相位低通滤波器
Q(z)
,该零相位低通滤波器
Q(z)
的输出信号进一步作为输入信号连接至一个相位提前补偿器
C(z)
;此外,
N
次延迟环节
z

N/2
的输出信号经过负反馈叠加至比例环节的输出信号,叠加
N
次延迟环节
z

N/2
的反相输出信号后的比例环节的输出信号经过前馈直接叠加至相位提前补偿器
C(z)
的反相输出信号上,叠加结果最终作为改进型奇数次重复控制器的输出信号;所述改进型奇数次重复控制器
G
IORC
(z)
的传递函数为:其中,
k
r
是控制器增益,
Q(z)
是零相位低通滤波器,
C(z)
是相位提前补偿器,
N
是基频与采样频率的比值,
z
是离散时间的复变量
。3.
根据权利要求2所述两相静止坐标系下的三相逆变器并网电流控制方法,其特征在于,所述零相位低通滤波器
Q(z)
的表达式为
Q(z)

az+b+az
‑1,系数
a

b
满足如下条件:需保证低通滤波器的截止频率符合系统带宽需求
。...

【专利技术属性】
技术研发人员:陆程佳杨岚刘家齐温传新雷家兴王凯郑舒刘箭石春虎刘兴业赵景涛许瑞周国华谭强
申请(专利权)人:国网浙江杭州市萧山区供电有限公司国电南瑞科技股份有限公司国网电力科学研究院有限公司东南大学国网浙江省电力有限公司国网浙江省电力有限公司杭州供电公司
类型:发明
国别省市:

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