一种变流器多单元并联系统的环流控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种变流器多单元并联系统的环流控制方法，所述方法通过采样各并联变流器单元交流侧输出电流，计算得到并联系统三相环流，再经过三相静止到两相同步旋转坐标变换，得到环流的d、q轴分量，然后将环流的d、q轴分量作为扰动叠加到d、q轴电流给定值上，来补偿环流扰动对变流器交流侧输出电流所造成的影响，从而达到抑制环流的目的；由于环流存在于两个变流器之间，因此只要控制一个变流器的环流即可。本发明专利技术不需要引入零轴电流闭环控制，简化控制系统结构，提高系统控制稳定性，且对环流扰动的调节速度更快；不需要增加额外的电流传感器，不需要改变原有控制系统结构，且普遍适用于各种调制策略中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，具体地说，涉及。
技术介绍
能源是当今人类面临的重大问题，由于信息技术的飞快发展，电力电子技术是能源变换与信息控制的关键环节。随着电力电子技术在电气节能、新能源发电、电能传输、电气牵引、大型油气输送和智能电网等领域的不断发展，单机容量不断增大，大功率电力电子面临诸多问题与挑战。受到目前电力电子器件制造工艺的限制，单台变流器已无法满足大功率传送的要求，因此变流器并联技术便应运而生。采用变流器并联技术具有可有效提高功率等级，增加系统可靠性和效率，减少成本和电压、电流纹波，且易于模块化设计和系统配置，灵活性更强等优点，在大功率场合有广泛的应用前景。 在单台变流器系统中，由于不存在环流通路，因此不存在环流问题。当变流器并联运行时，由于并联运行的变流器连接到同一个直流母线和同样的负载，电流会在并联的变流器之间流动，从而形成环流。环流的存在会增加开关管的应力，迫使变流器降低功率等级运行，并且会增加系统损耗，降低系统效率，使功率器件发热严重，甚至烧毁。目前对于变流器多单元并联系统中环流问题的解决主要有两种方式一种是在硬件上消除环流通路，另一种是采用适当的控制方法来抑制环流。通常采用硬件方式消除环流的方法是在交流侧加隔离变压器，隔离变压器能够阻断交流侧的环流通路，从而达到消除环流的目的。由于通常在工频下工作，导致隔离变压器的体积和重量很大，造成系统成本和体积的增加，所以不适合用于大功率应用场合。文献(李建林，高志刚，胡书举，等.并联背靠背PWM变流器在直驱型风力发电系统的应用.电力系统自动化，2008，32 (5) :59-62)提出了独立直流母线的拓扑结构，它在硬件上消除了环流通路，解决了环流问题，系统控制相对简单，但使用场合受限，只能用于具有电气隔离的多绕组电机，当电机为常用的单绕组电机时仍存在严重的环流问题，且机侧环流与网侧环流相互耦合。同时由于这种拓扑结构的直流母线分开，必须对两母线电压分别加以控制，增加了传感器数量和系统控制复杂度。文献(胡维昊，王跃，姚为正，等.直驱型变速恒频风力发电系统中零序环流的研究.中国电机工程学报，2009，29(27) :99-105)提出了一种基于零轴电流反馈控制的零序环流控制策略，该控制策略通过控制零轴电流为零来达到抑制零序环流的目的，但该方法受电流环控制带宽的影响只能对低频零序环流进行控制，且仅适用于SPWM调制系统，而对需要采用SVPWM调制来获得较高直流侧电压利用率的场合不适用。文献(Zhihong Ye, Dushan Boroyevich, Jae-YoungChoi,et al. Control of circulating current in two parallel three-phase boostrectifiers . IEEE Trans on Power Electronics. 2002，17 (5) : 609-615)提出了一种基于零矢量分配的零序环流控制策略，该控制策略通过控制SVPWM中零矢量ppp的作用时间和零矢量nnn的作用时间之间的比例关系来调节调节零矢量作用时间，从而达到抑制变流器多单元并联系统零序环流的目的，但是该方法需要对零轴电流进行闭环控制，控制系统结构复杂，需要考虑环流闭环的稳定性问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种变流器多单元并联系统环流的控制方法，该方法不需要引入零轴电流闭环控制，简化控制系统结构，提高系统控制稳定性，且对环流扰动的调节速度更快；不需要增加额外的电流传感器，不需要改变原有控制系统结构，且普遍适用于各种调制策略中。本专利技术将环流看作系统的一个扰动，根据环流扰动的大小对被控量(即变流器交流侧输出电流)进行前馈补偿。由控制理论可知，反馈控制只有在扰动作用于系统并引起被控量发生变化、导致调节器输入端的偏差信号发生变化时，调节器才改变输出的调节信号、克服扰动、对被控量进行调节。因此，反馈控制存在调节不及时，调节总是滞后于扰动的缺点。与反馈控制相比，前馈控制则直接根据扰动信号对被控量进行调节，因此调节快速性很好。 为实现上述目的，本专利技术提供采用以下技术方案一种变流器多单元并联系统环流的控制方法，本专利技术通过采样各并联变流器单元交流侧输出电流，计算得到并联系统三相环流，再经过三相静止到两相同步旋转坐标变换，得到环流的d、q轴分量，然后将环流的d、q轴分量作为扰动叠加到d、q轴电流给定值上，来补偿环流扰动对变流器交流侧输出电流所造成的影响，从而达到抑制环流的目的。由于环流存在于两个变流器之间，因此只要控制一个变流器的环流即可。本专利技术上述方法包括如下步骤步骤I :信号采集单元采集直流母线电压Ude以及第一并联单元的三相PWM变流器交流侧三相电流和第二并联单元的三相PWM变流器交流侧三相电流iak，ibk, ick(k=l, 2)，并计算出三相环流iha，ihb, ihc ；步骤2 =Clarke坐标变换单元将三相静止坐标系下的三相电流iak，ibk, ick(k=l, 2)和三相环流iha，ihb, ih。变换到两相静止坐标下的电流iak，i0k(k=l, 2)和环流iha，ih0,Park坐标变换单元再将两相静止坐标下的电流iak，i0k(k=l, 2)和环流iha，ih0变换到两相同步旋转坐标系下的电流idk, iqk (k=l, 2)和环流ihd, ihq ；步骤3 :将直流母线电压给定值Ud:与直流母线电压Udc输入到直流母线电压控制器中，直流母线电压控制器产生d轴电流给定值i/ ；步骤4 :将d轴电流给定值i/与两相同步旋转坐标下的环流ihd相加后与第一并联单元在两相同步旋转坐标系下的电流idl输入到第一并联单元的d轴电流控制器中，第一并联单元的d轴电流控制器产生第一并联单元的d轴控制电压Udl，将q轴电流给定值与两相同步旋转坐标下的环流ihq相加后与第一并联单元的两相同步旋转坐标系下的电流Iql输入到第一并联单元的q轴电流控制器中，第一并联单元的q轴电流控制器产生第一并联单元的q轴控制电压Uql ；步骤5 =Park逆坐标变换单元将第一并联单元在两相同步旋转坐标系下的控制电压Udl, Uql变换到两相静止坐标下的控制电压Ual, U01 ；步骤6 :将第一并联单元在两相静止坐标系下的控制电压Ual，U01输入到第一并联单元的SVPWM调制单元中，SVPWM调制单元输出第一并联单元的三相占空比信息dal, dbl, Clca，将其分别作用于第一并联单元的三相功率开关管，从而实现对第一并联单元的三相PWM变流器的控制。步骤7 :将d轴电流给定值i/与第二并联单元在两相同步旋转坐标系下的电流id2输入到第二并联单元的d轴电流控制器中，第二并联单元的d轴电流控制器产生第二并联单元的d轴控制电压Ud2，将q轴电流给定值与第二并联单元的两相同步旋转坐标系下的电流iq2输入到第二并联单元的q轴电流控制器中，第二并联单元的q轴电流控制器产生第二并联单元的q轴控制电压U92 ；步骤8 =Park逆坐标变换单元将第二并联单元在两相同步旋转坐标系下的控制电压Ud2，Uq2变换到两相静止坐标下的控制电压Ua2，U02 ；步骤9 :将第二并联单元在两相静止坐标系下的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变流器多单元并联系统的环流控制方法，其特征在于，所述方法通过采样各并联变流器单元交流侧输出电流，计算得到并联系统三相环流，再经过三相静止到两相同步旋转坐标变换，得到环流的d、q轴分量，然后将环流的d、q轴分量作为扰动叠加到d、q轴电流给定值上，来补偿环流扰动对变流器交流侧输出电流所造成的影响，从而达到抑制环流的目的；由于环流存在于两个变流器之间，因此只要控制一个变流器的环流即可。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕敬，张建文，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：