专利名称：基于旋转坐标变换的三相并网逆变器电流解耦控制方法
技术领域：
本发明涉及三相并网逆变器控制方法，尤其是基于旋转坐标变换的三相并网逆变 器电流解耦控制方法。
背景技术：
具有LCL滤波的三相并网逆变电源，其主电路和控制框图参见
图1所示，通常包 括基于高频开关的三桥臂三相逆变电路、用于逆变并网连接的三相LCL低通滤波器(三相 对称)、三相电流变送器与电流检测电路以及逆变控制器，其中逆变控制器包含了电流控制 环和PWM脉冲发生器，在并网运行时为输出电流控制，以保证并网发电的电能质量。由于 三相电流相互关联，可以将三相电压和电流通过同步旋转坐标变换从ABC三相静止坐标 系转换到dq两相同步旋转坐标系内，以便于对基波信号做更好的控制。经过同步旋转坐 标变换后，LCL滤波三相并网逆变输出电路模型如图2所示。其中，L1为逆变侧电感L1A、 Lib> Lic的电感量，L2为电网侧电感L2A、L2B、L2C的电感量，C为滤波电容Ca、Cb、Cc的电容量， 正交信号(ild，ilq)和(i2d，i2q)分别为逆变侧三相电感电流(i1A，i1B，ilc)和电网侧电感电 流(i2A，i2B，i2C)经同步旋转坐标变换后在dq两相坐标系中的对应量，(ud, uq), (ucd, ucq)和 (uGd, uGq)分别为逆变侧三相输出电压(uA，uB, uc)、滤波电容电压(u。A，ucB, ucC)和电网电压 (uGA, uGB, uGC)在dq两相坐标系中的对应量。由于进行了旋转变换，系统的d相和q相信号 间存在着复杂的耦合。d、q两相电流除了受到控制量(Ud，U(1)的影响，还受逆变侧电感电流 耦合、电网侧电感电流耦合及电容电压耦合的影响。为了对d、q两相电流进行独立精确的 控制，需要对系统做解耦处理。传统的解耦运算常常从系统中选取状态变量并直接用于解 耦项，存在着状态变量采样量多、计算量大、微分运算干扰大等各种问题，对控制系统的成 本和控制性能都产生了不利的影响。如图3所示，采用状态反馈解耦控制的并网逆变控制 系统需采集电容电压、电感电流等多路电量信息，并进行微分运算来实现电流解耦控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于同步旋转坐标变换的三相并网逆变器电流解耦控 制方法，在系统输出电流控制要求下，简化系统各相电量与控制量间的耦合关系，减少状态 量采样数量和运算量，避免微分运算，改善系统的控制性能。本发明的基于同步旋转坐标变换的三相并网逆变器电流解耦控制方法，包括三相 并网逆变器主电路、三相电流检测电路和逆变控制器，其中三相并网逆变器主电路包含了 基于高频开关的三桥臂三相逆变电路和用于逆变并网连接的三相LCL低通滤波器两部分， 三相电流检测电路包含了用于三相LCL低通滤波器逆变侧电感电流检测和电网侧电感电 流检测的两组电流变送器，逆变控制器包含了从ABC三相静止坐标系到dq两相同步旋转坐 标系的变换、信号误差计算和比例积分调节、去耦运算的电流控制环和PWM脉冲发生器，其 特征在于由电流控制环对三相LCL低通滤波器逆变侧电感电流信号和电网侧电感电流信 号分别经过同步旋转坐标变换后获得的两组正交信号ild、和i2d、、作dq两相加权计算，由此得到的dq两相加权平均值作为dq两相电流控制环的反馈信号和去耦信号，将dq 两相电流控制环的反馈信号与同步旋转坐标系下dq两相电流给定信号进行比较，比较后 输出的两相误差信号分别输入dq两相比例积分调节器，以d相比例积分调节器的输出信号 减去q相去耦信号与特定乘数的积，q相比例积分调节器的输出信号加上d相去耦信号与 特定乘数的积，作为dq两相同步旋转坐标系下的开关占空比信号，通过PWM脉冲发生器产 生三相并网逆变器的开关控制脉冲，用以控制并网逆变器的输出电流波形和幅值，其中，对 同步旋转坐标变换后获得的两组正交信号作dq两相加权计算时，逆变侧电感电流信号ild、 ilq的权值为LCL低通滤波器逆变侧电感量与该滤波器每相总电感量的比值，电网侧电感电 流信号i2d、iM的权值为LCL低通滤波器电网侧电感量与该滤波器每相总电感量的比值，上 述的与去耦信号相乘的特定乘数为LCL低通滤波器每相总电感的基波感抗与三相并网逆 变器直流侧电压之比。
本发明的技术原理说明如下
分析带有三相LCL低通滤波器的并网逆变器，当同步旋转变换的角频率为ω时，可以 得到dq同步旋转坐标系内并网逆变输出的状态方程为
权利要求
1.基于同步旋转坐标变换的三相并网逆变器电流解耦控制方法，包括三相并网逆变 器主电路、三相电流检测电路(4)和逆变控制器，其中三相并网逆变器主电路包含了基于高 频开关的三桥臂三相逆变电路(1)和用于逆变并网连接的三相LCL低通滤波器(2)两部分， 三相电流检测电路(4 )包含了用于三相LCL低通滤波器逆变侧电感电流检测和电网侧电感 电流检测的两组电流变送器(3 )，逆变控制器包含了从ABC三相静止坐标系到dq两相同步 旋转坐标系的变换、信号误差计算和比例积分调节、去耦运算的电流控制环(5)和PWM脉冲 发生器(6 )，其特征在于由电流控制环(5 )对三相LCL低通滤波器逆变侧电感电流信号和电 网侧电感电流信号分别经过同步旋转坐标变换后获得的两组正交信号ild、和i2d、、作 dq两相加权计算，由此得到的dq两相加权平均值作为dq两相电流控制环的反馈信号和去 耦信号，将dq两相电流控制环的反馈信号与同步旋转坐标系下dq两相电流给定信号进行 比较，比较后输出的两相误差信号分别输入dq两相比例积分调节器，以d相比例积分调节 器的输出信号减去q相去耦信号与特定乘数的积，q相比例积分调节器的输出信号加上d相 去耦信号与特定乘数的积，作为dq两相同步旋转坐标系下的开关占空比信号，通过PWM脉 冲发生器产生三相并网逆变器的开关控制脉冲，用以控制并网逆变器的输出电流波形和幅 值，其中，对同步旋转坐标变换后获得的两组正交信号作dq两相加权计算时，逆变侧电感 电流信号ild、ilq的权值为LCL低通滤波器逆变侧电感量与该滤波器每相总电感量的比值， 电网侧电感电流信号i2d、i2q的权值为LCL低通滤波器电网侧电感量与该滤波器每相总电 感量的比值，上述的与去耦信号相乘的特定乘数为LCL低通滤波器每相总电感的基波感抗 与三相并网逆变器直流侧电压之比。
全文摘要
本发明公开的基于同步旋转坐标变换的三相并网逆变器电流解耦控制方法，对于具有LCL滤波器的并网逆变器，采用坐标变换将逆变三相输出电流信号和电网侧三相电流信号变换为同步旋转坐标系内两组正交电流信号，并对这两组正交电流信号计算加权平均值，以此作为旋转坐标系下逆变器电流控制的反馈信号和去耦信号，反馈信号与控制给定信号进行比较，得到的误差信号经过比例积分调节后，与去耦信号做组合运算，得到旋转坐标系下控制三相逆变开关运行的脉冲占空比信号，从而实现并网逆变器的输出电流波形和幅值控制。本发明方法可有效解决LCL滤波三相并网逆变器三相电流控制存在的信号耦合问题，增强对各相输出电流的独立控制能力，使并网系统获得良好的输出电流波形。
文档编号H02J3/38GK102142694SQ20111006611
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者张俊, 徐德鸿, 沈国桥 申请人:浙江大学