本发明专利技术揭示了网侧变流器的控制方法及控制系统，利用虚拟电网磁链角观测器，将电网电压看成虚拟磁链的微分，采用类似于交流电机磁链观测的方法观测虚拟电网磁链，用以取代电网电压作为定向矢量，采用虚拟电网磁链角观测器获得电网定向角。本发明专利技术利用虚拟电网磁链角观测器，实现了部分参数由软件计算，采用ｄ轴虚拟电网磁链定向的矢量解耦控制策略，实现四象限运行；虚拟电网磁链角观测器采集相关的电参量，通过软件算法实现虚拟电网磁链角的观测，加入初始磁链估计可提高该虚拟电网磁链观测器的观测精度，可有效抑制启动电流的冲击，从而代替传统中采用硬件电压传感器的方法。本发明专利技术不但提高网侧变流器的可靠性及抗干扰性，又可降低硬件成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源技术，更具体地说，涉及风力发电系统中的网侧变流器的控制 方法及控制系统。
技术介绍
PWM整流器可实现网侧电流正弦化，功率因数可控，并且能量可双向传输，这不但 节约能源，还能减少电网污染，这在能源日益紧缺和电力系统中谐波和无功问题越来越严 重的今天具有重要的研究意义。随着对PWM整流器控制策略研究的不断深入，众多传感器带来的问题日益显著， 这不但增加成本，还降低了系统的可靠性，尤其在恶劣的现场环境中传感器带来的问题对 PWM整流器的控制产生消极作用。这使得在不影响系统控制性能的情况小减少所用的传感 器数量成为当前研究的热点之一。考虑网侧PWM变流器中，无电网电压传感器控制方式是解决上述问题的出发点之 一。实现这一目标的方式有以下几种用电流信号的微分量估计电网电压；基于交流电流 偏差调节的电网电压估计。前一种方式含有微分项，容易引入干扰，后一种方式计算量较 大，收敛较慢，不利于实时控制。申请号为200510130609. 1的中国专利申请揭示了一种双馈变速恒频风力发电机 励磁电源网侧变换器的控制器，该专利申请采用电压互感器测量三相电网电压，对电网电 压进行坐标变换，计算电网电压的正负序分量，在根据结果控制调制波形输出。申请号为200810105607. 0的中国专利申请揭示了一种变速恒频双馈风力发电系 统及其并网控制方法，该专利申请采用在控制板内包括电网电压检测器，电网电压检测器 与电网相连，控制参考值计算器与该电网电压检测器相连。电网电压检测器检测电网电压 得到电网相电压幅值和电网电压矢量位置角。上述的两份专利申请都是采用硬件传感器法检测系统控制所需的参量。硬件传感 器法检测的成本较高，并且会使用到较多的硬件设备，维护成本上相对比较高。
技术实现思路
本专利技术揭示了一种网侧变流器的控制方法及控制系统，利用软件进行其中一部分 参量的计算，和传统的全硬件传感器法检测的方案相比较，实现成本比较低，维护也方便。根据本专利技术的一实施例，提出一种网侧变流器的控制方法，包括通过霍尔传感器检测网侧变流器交流侧的三相电流iga、igb和ig。，其中，三相电流 iga、igb和ig。是模拟信号；对模拟信号进行A/D转换，得到三相电流iga、igb和ig。的数字信号；基于三相电流iga、igb和ig。的数字信号，通过坐标变换将三相电流iga、igb和igc变 换为两相静止坐标系中的电流iga和ige ；基于三相电流iga、igb和ig。的数字信号，计算虚拟电网磁链角θ ；基于虚拟电网磁链角θ，将两相静止坐标系中的电流iga和ig0转换为两相旋转 坐标系中的电流igd和；将两相旋转坐标系中的电流igd和分别作为有功电流和无功电流的解耦值反馈 到有功比例积分环(PI环)和无功比例积分环(PI环)，有功比例积分环(PI环)和无功比 例积分环(PI环)的输出作为两相旋转坐标系中的控制信号U:和U^ ；将两相旋转坐标系中的控制信号u*gd和U:变换成两相静止坐标系中的控制信号 U*ga 禾口 U*gb ；基于两相静止坐标系中的控制信号u*ga和u*gb进行空间电压脉宽调制(SVPWM)，输 出驱动信号；基于驱动信号控制三相桥臂。在一个实施例中，采集直流母线电压反馈，作为有功比例积分环(PI环)的输入指 令。在一个实施例中，基于三相电流iga、igb和ig。的数字信号，通过Clark变换将三相 电流iga、igb和ig。变换为两相静止坐标系中的电流iga和ige。在一个实施例中，基于三相电流iga、igb和ig。的数字信号，计算虚拟电网磁链角θ 包括提供一段时间的零电压矢量以检测初始的虚拟电网磁链角；基于三相电流iga、igb和ig。的数字信号，通过Clark变换将三相电流iga、igb和igc 变换为两相静止坐标系中的电流iga和ige ；基于初始的虚拟电网磁链角计算虚拟电网磁链初始值；基于直流母线电压、三相桥臂的开关信号及三相电流信号，根据虚拟电网磁链初 始值计算虚拟电网磁链的α、β分量；通过arctan (￥ga/￥gb)计算得到虚拟电网磁链角θ。在一个实施例中，基于三相电流iga、igb和ig。的数字信号，通过Clark变换将三相 电流iga、igb和ig。变换为两相静止坐标系中的电流iga和ige，还得到两相静止坐标系中的 电压Vga和Vg0 ；Vga 根据 iga 和 Vga 得到；Vgb 根据 igb 和 Vge 得到。根据本专利技术的一实施例，提出一种网侧变流器的控制系统，包括信号采集装置，通过霍尔传感器检测网侧变流器交流侧的三相电流iga、igb和ig。， 其中，三相电流iga、igb和ig。是模拟信号；A/D转换器，连接到信号采集装置，对模拟信号进行A/D转换，得到三相电流iga、igb 和ig。的数字信号；3s/2r坐标变换装置，连接到A/D转换器，基于三相电流iga、igb和ig。的数字信号， 通过坐标变换将三相电流iga、igb和ig。变换为两相静止坐标系中的电流iga和ige ；虚拟电网磁链角观测器，连接到3s/2r坐标变换装置，基于三相电流iga、igb和igc 的数字信号，计算虚拟电网磁链角θ ；旋转坐标变换装置，连接到虚拟电网磁链角观测器和3s/2r坐标变换装置，基于 虚拟电网磁链角θ，将两相静止坐标系中的电流iga和ig0转换为两相旋转坐标系中的电、流 igd 和 ig(1 ；电流内环控制器，连接到旋转坐标变换装置，电流内环控制器包括有功比例积分 环(PI环)和无功比例积分环(PI环)，电流内环控制器将两相旋转坐标系中的电流igd和分别作为有功电流和无功电流的解耦值反馈到有功比例积分环(PI环)和无功比例积 分环(PI环)，有功比例积分环(PI环)和无功比例积分环(PI环)的输出作为两相旋转坐 标系中的控制信号Jgd和U:;静止坐标转换装置，连接到电流内环控制器，将两相旋转坐标系中的控制信号u*gd 和u:变换成两相静止坐标系中的控制信号u*ga和u*gb ；空间电压脉宽调制装置，连接到静止坐标转换装置，基于两相静止坐标系中的控 制信号u*ga和u*gb进行空间电压脉宽调制(SVPWM)，输出驱动信号，驱动电路，连接到空间电压脉宽调制装置，基于驱动信号控制三相桥臂。在一个实施例中，该控制系统还包括母线电压外环控制器，采集直流母线电压反 馈，并连接到电流内环控制器作为有功比例积分环(PI环)的输入指令。在一个实施例中，3s/2r坐标变换装置通过Clark变换将三相电流iga、igb和igc变 换为两相静止坐标系中的电流iga和ige。在一个实施例中，提供一段时间的零电压矢量，虚拟电网磁链角观测器检测初始 的虚拟电网磁链角；3s/2r坐标变换装置通过Clark变换将三相电流iga、igb和ig。变换为两 相静止坐标系中的电流iga和ige ；虚拟电网磁链角观测器基于初始的虚拟电网磁链角计 算虚拟电网磁链初始值，基于直流母线电压、三相桥臂的开关信号及三相电流信号，根据虚 拟电网磁链初始值计算虚拟电网磁链的α、β分量，通过arCtan(il/ga/vgb)计算得到虚拟 电网磁链角θ。在一个实施例中，3s/2r坐标变换装置基于三相电流iga、igb和ig。的数字信号，通 过Clark变换将本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种网侧变流器的控制方法，其特征在于，包括：通过霍尔传感器检测网侧变流器交流侧的三相电流ｉ↓［ｇａ］、ｉ↓［ｇｂ］和ｉ↓［ｇｃ］，其中，三相电流ｉ↓［ｇａ］、ｉ↓［ｇｂ］和ｉ↓［ｇｃ］是模拟信号；对模拟信号进行Ａ／Ｄ转换，得到三相电流ｉ↓［ｇａ］、ｉ↓［ｇｂ］和ｉ↓［ｇｃ］的数字信号；基于三相电流ｉ↓［ｇａ］、ｉ↓［ｇｂ］和ｉ↓［ｇｃ］的数字信号，通过坐标变换将三相电流ｉ↓［ｇａ］、ｉ↓［ｇｂ］和ｉ↓［ｇｃ］变换为两相静止坐标系中的电流ｉ↓［ｇα］和ｉ↓［ｇβ］；基于三相电流ｉ↓［ｇａ］、ｉ↓［ｇｂ］和ｉ↓［ｇｃ］的数字信号，计算虚拟电网磁链角θ；基于虚拟电网磁链角θ，将两相静止坐标系中的电流ｉ↓［ｇα］和ｉ↓［ｇβ］转换为两相旋转坐标系中的电流ｉ↓［ｇｄ］和ｉ↓［ｇｑ］；将两相旋转坐标系中的电流ｉ↓［ｇｄ］和ｉ↓［ｇｑ］分别作为有功电流和无功电流的解耦值反馈到有功比例积分环和无功比例积分环，有功比例积分环和无功比例积分环的输出作为两相旋转坐标系中的控制信号ｕ↑［＊］↓［ｇｄ］和ｕ↑［＊］↓［ｇｑ］；将两相旋转坐标系中的控制信号ｕ↑［＊］↓［ｇｄ］和ｕ↑［＊］↓［ｇｑ］变换成两相静止坐标系中的控制信号ｕ↑［＊］↓［ｇａ］和ｕ↑［＊］↓［ｇｂ］；基于两相静止坐标系中的控制信号ｕ↑［＊］↓［ｇａ］和ｕ↑［＊］↓［ｇｂ］进行空间电压脉宽调制（ＳＶＰＷＭ），输出驱动信号；基于所述驱动信号控制三相桥臂。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张瑛，张扬，柴熠，李长乐，徐志武，夏伟，杨浩然，董立骏，
申请(专利权)人：上海电科电器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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