专利名称：电网不对称故障下电压型pwm整流器输出功率控制方法
技术领域：
本发明涉及电压型PWM整流器的控制方法，属于电力电子功率变换装置控制领域，特别涉及一种电网不对称故障下电压型PWM整流器输出功率控制方法。
背景技术：
三相电压型PWM整流器以其输入电流正弦度好、単位功率因数、能量双向流动及恒定直流电压等优点，广泛应用于整流、交流调速、有源滤波、无功补偿和新能源并网发电领域。在常规的PWM整流器控制策略研究中，一般均假设三相电网输入电压平衡，然而在电网发生不对称故障时，传统基于矢量控制的双闭环控制策略下，整流器直流侧将出现二次谐波功率，交流侧产生大量谐波，严重影响整流器的输出品质和其它用电设备的运行。·在电网不对称故障情况下，电网电压将发生不对称跌落，传统的PWM整流器控制方法是采用对称分量理论对系统中的各电量进行正、负序分解，并建立正、负序双电流内环控制结构。这种控制方法需要进行正、负序分解运算，这样将增加控制器的复杂程度，降低系统的动态响应速度。有学者采用PR控制器对正、负序电流统ー进行调节，避免了电流环内的正、负序分解运算过程，但是为了计算正、负序电流给定值，该方法同样需要对系统中的各分量进行正、负序分解，只是在一定程度上减少控制系统的运算量。因此，有必要设计ー种电网不对称故障下PWM整流器的控制方法，在控制系统运行时，不需要进行复杂的正、负序分解又能够补偿PWM整流器的输出功率脉动，获得稳定的直流母线电压，保证系统输出品质。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种电网不对称故障下电压型PWM整流器输出功率控制方法，该方法无需正、负序分解计算，且能够对PWM整流器的输出功率脉动进行直接补偿，可有效改善PWM整流器的输出品质，获得较为稳定的直流母线电压。本发明的技术方案为一种电网不对称故障下电压型PWM整流器输出功率控制方法，其特征在于包括以下步骤(I)、检测三相电网电压，三相电网电流和直流侧电压，并通过锁相环计算电网电压旋转角速度和位置角；(2)、将检测到的三相电网电压和三相电网电流经3/2变换模块得到两相静止坐标系下的电网电压和电网电流；(3)、将步骤(2)得到的两相静止坐标系下的电网电压和电网电流以电网电压位置角进行Park变换，得到同步旋转坐标下d、q轴电网电压和电网电流；(4)、根据上ー时刻的两相旋转坐标下的输出电压和电网电流计算系统输出的有功功率和无功功率；(5)、将步骤(4)得到的系统输出有功功率和无功功率实际值经过带通滤波器(I)、带通滤波器(2)后，再分别通过PI控制器(I)、PI控制器⑵得到PI控制器⑴、PI控制器⑵的输出电压，将PI控制器⑴、PI控制器
(2)的输出电压取反后并经过补偿电压计算，分别得到输出有功功率和无功功率二倍频补偿项，其中带通滤波器的角速度设置为二倍同步角速度；(6)、将直流侧电压给定值与步骤
(I)得到的直流侧电压实际值的差经过PI控制器⑶后，计算得到旋转坐标系下d轴电流的给定值；(7)、将步骤￠)中计算得到的旋转坐标系下d轴电流的给定值与步骤(3)所计算得到的旋转坐标系下的d轴电流相减，然后经过PI控制器计算得到该PI控制器(4)的输出电压，将PI控制器(4)的输出电压通过前馈补偿解耦得到旋转坐标系下d轴电压的參考值，设q轴电流给定值为O，其与步骤(3)所计算得到的q轴电流相减，然后经过PI控制器(5)计算得到PI控制器(5)的输出电压，将PI控制器(5)的输出电压通过前馈补偿解耦得到旋转坐标系下q轴电压的參考值；(8)、将旋转坐标系下d、q轴电压參考值分别与步骤(5)得到的二倍频补偿项相加得到此时刻的整流器输出电压，以电网电压位置角为变换角对整流器输出电压进行反Park变换，得到两相静止坐标系下的整流器输出电压，该电压信号经过空间矢量脉宽调制后，产生控制功率器件的开关信号。本发明所述步骤(5)中带通滤波器的角速度《。设置为二倍同步旋转角速度2 g，其频域表达式为
权利要求
1.一种电网不对称故障下电压型PWM整流器输出功率控制方法，其特征在于包括以下步骤⑴、检测三相电网电压，三相电网电流和直流侧电压，并通过锁相环计算电网电压旋转角速度和位置角；⑵、将检测到的三相电网电压和三相电网电流经3/2变换模块得到两相静止坐标系下的电网电压和电网电流；(3)、将步骤(2)得到的两相静止坐标系下的电网电压和电网电流以电网电压位置角进行Park变换，得到同步旋转坐标下d、q轴电网电压和电网电流；(4)、根据上一时刻的两相旋转坐标下的输出电压和电网电流计算系统输出的有功功率和无功功率；(5)、将步骤(4)得到的系统输出有功功率和无功功率实际值分别经过带通滤波器(I)、带通滤波器⑵后，再分别通过PI控制器(I)、PI控制器⑵得到PI控制器(1)、PI控制器(2)的输出电压，将PI控制器(1)、PI控制器(2)的输出电压取反后并经过补偿电压计算，分别得到输出有功功率和无功功率二倍频补偿项，其中带通滤波器的角速度设置为二倍同步旋转角速度；￠)、将直流侧电压给定值与步骤(I)得到的直流侧电压实际值的差经过PI控制器(3)后，计算得到旋转坐标系下d轴电流的给定值；(7)、将步骤(6)中计算得到的旋转坐标系下d轴电流的给定值与步骤(3)所计算得到的旋转坐标系下的d轴电流相减，然后经过PI控制器(4)计算得到PI控制器⑷的输出电压，将PI控制器(4)的输出电压通过前馈补偿解耦计算得到旋转坐标系下d轴电压的参考值，设q轴电流给定值为0，其与步骤(3)所计算得到的q轴电流相减，然后经过PI控制器(5)计算得到该PI控制器的输出电压，将该PI控制器的输出电压通过前馈补偿解耦计算得到旋转坐标系下q轴电压的参考值；(8)、将旋转坐标系下d、q轴电压参考值分别与步骤(5)得到的二倍频补偿项相加得到此时刻的整流器输出电压，以电网电压位置角为变换角对整流器输出电压进行反Park变换，得到两相静止坐标系下的整流器输出电压，该电压信号经过空间矢量脉宽调制后，产生控制功率器件的开关信号。
全文摘要
本发明公开了一种电网不对称故障下电压型PWM整流器输出功率控制方法。本发明的技术方案要点为一种电网不对称故障下电压型PWM整流器输出功率控制方法，将计算得到的输出有功功率、无功功率，经过带通滤波器和控制器后取反，经过补偿电压计算得到二倍频补偿电压，并补偿到传统矢量控制的输出电压中，最终得到了两相静止坐标系下的参考电压，该电压信号经过空间矢量脉宽调制后，产生控制功率器件的开关信号，实现输出有功功率和无功功率的稳定控制。本发明在电网不对称故障条件下，不需要对系统中的正、负序分量进行计算和分解，能够对电压型PWM整流器的功率脉动进行直接补偿，实现直流母线电压的稳定控制，算法简单，容易实现。
文档编号H02J3/36GK103023057SQ201210416090
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者施艳艳, 王萌 申请人:河南师范大学