專利名稱：電網(wǎng)不對稱故障下電壓型pwm整流器功率補(bǔ)償控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓型PWM整流器的控制方法，屬于電力電子功率變換裝置控制領(lǐng)域，特別涉及一種電網(wǎng)不對稱故障下電壓型PWM整流器功率補(bǔ)償控制方法。
背景技術(shù)：
在電網(wǎng)發(fā)生不對稱故障時(shí)，電網(wǎng)電壓將發(fā)生不對稱跌落，采用矢量控制策略的PWM整流器直流側(cè)將出現(xiàn)二次諧波功率，導(dǎo)致直流母線電壓波動、電網(wǎng)輸入側(cè)出現(xiàn)大量諧波，嚴(yán)重影響PWM整流器的輸出品質(zhì)。 在電網(wǎng)不對稱故障時(shí)，電網(wǎng)電壓會產(chǎn)生不對稱跌落。此時(shí)，比較經(jīng)典的PWM整流器控制方法是采用對稱分量理論對系統(tǒng)進(jìn)行正、負(fù)序分解，并分別建立相應(yīng)的正、負(fù)序電流內(nèi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)。該方法需要在電流內(nèi)環(huán)進(jìn)行正、負(fù)序分解運(yùn)算，這將增加控制器的復(fù)雜程度，降低系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。為了避免在電流環(huán)內(nèi)進(jìn)行正、負(fù)序分解運(yùn)算，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，有學(xué)者采用諧振控制器對正、負(fù)序電流統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)節(jié)，此方法雖然避免了電流內(nèi)環(huán)中的正、負(fù)序計(jì)算，但是為了計(jì)算正、負(fù)序電流給定值，必須對系統(tǒng)中各分量進(jìn)行正、負(fù)序分解，增加了控制方案的運(yùn)算量。因此，有必要設(shè)計(jì)一種電網(wǎng)不對稱故障下電壓型PWM整流器的控制方法，使得控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，不需要正、負(fù)序分解又可以對PWM整流器的功率脈動進(jìn)行直接補(bǔ)償，提高電網(wǎng)不對稱故障條件下整流器的運(yùn)行能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種電網(wǎng)不對稱故障下電壓型PWM整流器功率補(bǔ)償控制方法，該方法不需要對電量進(jìn)行正、負(fù)序分解運(yùn)算，且能夠?qū)﹄妷盒蚉WM整流器的功率脈動進(jìn)行直接補(bǔ)償，獲得穩(wěn)定的輸入有功功率和無功功率。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種電網(wǎng)不對稱故障下電壓型PWM整流器功率補(bǔ)償控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測三相電網(wǎng)電壓、三相電網(wǎng)電流和直流側(cè)電壓，并通過鎖相環(huán)計(jì)算電網(wǎng)電壓旋轉(zhuǎn)角速度和位置角；(2)、將檢測到的三相電網(wǎng)電壓和三相電網(wǎng)電流經(jīng)3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流；(3)、將步驟(2)得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流以電網(wǎng)電壓位置角度進(jìn)行Park變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流；(4)、根據(jù)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流計(jì)算系統(tǒng)有功功率和無功功率；(5)、將步驟(4)得到的系統(tǒng)有功功率和無功功率實(shí)際值經(jīng)過帶通濾波器(I)、帶通濾波器(2)得到系統(tǒng)有功功率和無功功率二倍頻脈動實(shí)際值，將系統(tǒng)有功功率、無功功率二倍頻脈動給定值分別與有功功率和無功功率二倍頻脈動實(shí)際值作差，然后首先通過PI控制器(I)、PI控制器(2)計(jì)算得到PI控制器的輸出電壓，再經(jīng)過補(bǔ)償電壓計(jì)算模塊分別得到有功功率和無功功率二倍頻補(bǔ)償項(xiàng)，其中帶通濾波器的中心角速度設(shè)置為二倍同步角速度；(6)、將直流側(cè)電壓給定值與步驟(I)得到的直流側(cè)電壓實(shí)際值的差經(jīng)過PI控制器(3)后，計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流的給定值；(7)、將步驟(6)中計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流的給定值與步驟(3)所計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流相減，然后經(jīng)過PI控制器(4)計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸輸出電壓，設(shè)q軸電流給定值為O，其與步驟(3)所計(jì)算得到的q軸電流相減，然后經(jīng)過PI控制器(5)計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下q軸輸出電壓，將d、q軸輸出電壓經(jīng)過前饋補(bǔ)償解耦模塊得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸電壓的參考值；(8)、將步驟(7)中計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸電壓參考值和步驟(5)得到的二倍頻補(bǔ)償 項(xiàng)相加，以電網(wǎng)電壓角度為變換角進(jìn)行反Park變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓，該電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。本發(fā)明步驟(5)中所述的帶通濾波器的中心角速度設(shè)置為二倍同步旋轉(zhuǎn)角速度2 g，其頻域表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)不對稱故障下電壓型PWM整流器功率補(bǔ)償控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測三相電網(wǎng)電壓、三相電網(wǎng)電流和直流側(cè)電壓，并通過鎖相環(huán)計(jì)算電網(wǎng)電壓旋轉(zhuǎn)角速度和位置角；(2)、將檢測到的三相電網(wǎng)電壓和三相電網(wǎng)電流經(jīng)3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流；(3)、將步驟(2)得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流以電網(wǎng)電壓位置角進(jìn)行Park變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流；(4)、根據(jù)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流計(jì)算系統(tǒng)有功功率和無功功率；(5)、將步驟(4)得到的系統(tǒng)有功功率和無功功率實(shí)際值分別經(jīng)過帶通濾波器(I)、帶通濾波器(2)得到系統(tǒng)有功功率和無功功率二倍頻脈動實(shí)際值,將系統(tǒng)有功功率、無功功率二倍頻脈動給定值分別與有功功率和無功功率二倍頻脈動實(shí)際值作差，然后首先分別通過PI控制器⑴、PI控制器⑵計(jì)算得到PI控制器(I)、PI控制器⑵的輸出電壓，再經(jīng)過補(bǔ)償電壓計(jì)算模塊分別得到有功功率和無功功率二倍頻補(bǔ)償項(xiàng)，其中帶通濾波器的中心角速度設(shè)置為二倍同步旋轉(zhuǎn)角速度；(6)、將直流側(cè)電壓給定值與步驟(I)得到的直流側(cè)電壓實(shí)際值的差經(jīng)過PI控制器(3)后，計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流的給定值；(7)、將步驟(6)中計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流的給定值與步驟(3)所計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流相減，然后經(jīng)過PI控制器(4)計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸輸出電壓，設(shè)q軸電流給定值為O，其與步驟(3)所計(jì)算得到的q軸電流相減，然后經(jīng)過PI控制器(5)計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下q軸輸出電壓，將d、q軸輸出電壓經(jīng)過前饋補(bǔ)償解耦模塊得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸電壓的參考值；(8)、將步驟(7)中計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸電壓參考值和步驟(5)得到的二倍頻補(bǔ)償項(xiàng)相加，以電網(wǎng)電壓角度為變換角進(jìn)行反Park變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓，該電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)不對稱故障下電壓型PWM整流器功率補(bǔ)償控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為一種電網(wǎng)不對稱故障下電壓型PWM整流器功率補(bǔ)償控制方法，將計(jì)算得到的輸入有功功率、無功功率，經(jīng)過帶通濾波器和控制器，得到二倍頻補(bǔ)償電壓，并補(bǔ)償?shù)絺鹘y(tǒng)矢量控制的輸出電壓中，最終得到了兩相靜止坐標(biāo)系下的參考電壓，該電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號，實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的穩(wěn)定控制。本發(fā)明在電網(wǎng)不對稱故障條件下，不需要對系統(tǒng)中的正、負(fù)序分量進(jìn)行計(jì)算和分解，能夠?qū)﹄妷盒蚉WM整流器的功率脈動進(jìn)行直接補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的穩(wěn)定控制，可以有效提高電網(wǎng)不對稱故障條件下電壓型PWM整流器的運(yùn)行能力，算法簡單，容易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號H02M7/219GK102916598SQ20121041597
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者王萌, 施艷艷 申請人:河南師范大學(xué)