一种DSVG双环控制方法与流程

本发明涉及无功补偿设备控制技术领域，尤其涉及一种DSVG的控制方法。

背景技术：

DSVG既低压有源无功补偿的硬件平台采用三相四桥臂逆变器，就是在常规的三相逆变器上增加了一个第四桥臂，为不平衡负载增加了一个中性电流通路，增加了第四桥臂，也相当于增加了一个自由度，使得三相四桥臂逆变电源可以产生3个独立的电压，从而有能力在不平衡和非线性负载时维持三相输出电压的对称。

在三相四桥臂逆变器中，无论是在对称负载，还是在不对称负载情况下，输出三相对称正弦波电压是关键。普通的开环控制在静态条件下可以输出比较好的电压波形，但是在不对称负载条件下，尤其是非线性负载，以及负载动态变化情况下，开环控制很难得到很好的输出电压。

技术实现要素：

针对现有技术的不足之处本发明提供一种DSVG的控制方法，本发明采用电压电流双环控制，直流母线电压调节作为电压外环，调节器输出及负载电流作为电流内环的给定，与DSVG电流反馈进行比较，经过调节器调节后来产生驱动信号，这样加能快速跟踪负载电流，同时保证直流母线电压的稳定输出，并且对改善电流和电压波形有很好的效果。

本发明的技术方案是提供一种DSVG的控制方法，包括将直流母线电压调节作为电压外环、将调节器输出及负载电流作电流内环，通过所述电压外环以及所述电流内环的给定与电流反馈进行比较后经调节器产生驱动信号；具体步骤如下，

步骤一，通过采样得到所述电压外环以及所述电流内环的输入信号；

步骤二，将所述电压外环以及所述电流内环的输入信号分别输入至Clark变换矩阵以及Park变换矩阵后分别得出所述电压外环的0轴分量、q轴无功分量、d轴有功分量以及所述电流内环的0轴分量、q轴无功分量、d轴有功分量；

步骤三，将所述电压外环以及所述电流内环的0轴分量、q轴无功分量以及d轴有功分量通过PI调节器得出三轴的输出信号U0_out、Uq_out以及Ud_out；

步骤四，将所述U0_out、所述Uq_out以及所述Ud_out输入至Park逆变换矩阵得到作为3D SVPWM模块的输入量Uα、Uβ以及Uγ;

步骤五，通过3D SVPWM模块得到PWM占空比，实现IGBT驱动，从而控制DSVG系统发出感性无功或是容性无功，并对不平衡负载进行补偿。

作为本发明的优选，步骤一中所述电压外环的输入信号包括UnetA、UnetB以及UnetC，所述电流内环的输入信号中调节器部分输入信号包括IsvgA、IsvgB以及IsvgC，所述电流内环的输入信号中负载电流部分输入信号包括IloadA、IloadB以及IloadC；。

作为本发明的优选，步骤二中将UnetA、UnetB以及UnetC分别输入至Clark变换矩阵以及Park变换矩阵后分别得出电压外环的0轴输出信号Unet_0、q轴输出信号Unet_q以及d轴输出信号Unet_d，将IsvgA、IsvgB以及IsvgC分别输入至Clark变换矩阵以及Park变换矩阵后分别得出电流内环的0轴输出信号Isvg_i0、q轴输出信号Isvg_iq以及d轴输出信号Isvg_id，将IloadA、IloadB以及IloadC分别输入至Clark变换矩阵以及Park变换矩阵后分别得出电流内环的0轴输出信号Iload_i0、q轴输出信号Iload_iq以及d轴输出信号Iload_id。

作为本发明的优选，所述的U0_out为Isvg_i0与Iload_i0合成后通过PI调节器后与Unet_0合成得到；所述的Uq_out为Isvg_iq与Iload_iq合成后通过PI调节器后与Unet_q合成得到；所述的Ud_out为Isvg_id与Iload_id合成后通过PI调节器后与Unet_d合成得到。

作为本发明的优选，所述的3D SVPWM模块用空间内有限的矢量去等效给定的空间旋转矢量，投影到坐标上的空间矢量成为时域信号，所述3D SVPWM模块包括16个开关状态矢量，16个所述开关状态矢量中有14个非零空间矢量都存在于一个空间六棱柱内，电压矢量由基本的开关状态矢量合成。

作为本发明的优选，所述的3D SVPWM模块的算法程序包括以下几个流程，

流程一，判断电压矢量所处的扇区位置；

流程二，判断电压矢量所处的四面体位置；

流程三，计算三相四线电压矢量作用时间；

流程四，得到的基本矢量作用时间输出PWM信号驱动IGBT导通关断。

作为本发明的优选，还包括同步判断相位矫正，所述的同步判断相位矫正中输入信号为UnetA、UnetB以及UnetC。

作为本发明的优选，所述的PI调节器的计算公式包括，

Udr=(Kip+kil/s)(Pd_ref - Udc_Out-Isvg_id) + ωL*Isvg_iq + Unet_d；

Uqr=(Kip+kil/s)(Iload_iq - Isvg_iq) - ωL*Isvg_id + Unet_q；

U0r = (Kip+kil/s)(Iload_i0 - Isvg_i0) + Unet_0 ；

其中，Udc_Out=(Kip+kil/s)（Udc_ref - Udc）。

本发明具有以下有益效果：

本发明具有加能快速跟踪负载电流，同时保证直流母线电压的稳定输出，并且对改善电流和电压波形有很好的优点。

附图说明

图1为本发明的控制框图；

图2为本发明的3D SVPWM的三维空间矢量坐标系；

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

1、一种DSVG的控制方法，其特征在于：包括将直流母线电压调节作为电压外环、将调节器输出及负载电流作电流内环，通过所述电压外环以及所述电流内环的给定与电流反馈进行比较后经调节器产生驱动信号；具体步骤如下，

步骤一，通过采样得到所述电压外环以及所述电流内环的输入信号，所述电压外环的输入信号包括UnetA、UnetB以及UnetC，所述电流内环的输入信号中调节器部分输入信号包括IsvgA、IsvgB以及IsvgC，所述电流内环的输入信号中负载电流部分输入信号包括IloadA、IloadB以及IloadC；

步骤二，将所述电压外环以及所述电流内环的输入信号分别输入至Clark变换矩阵以及Park变换矩阵后分别得出所述电压外环的0轴分量、q轴无功分量、d轴有功分量以及所述电流内环的0轴分量、q轴无功分量、d轴有功分量，步骤二中将UnetA、UnetB以及UnetC分别输入至Clark变换矩阵以及Park变换矩阵后分别得出电压外环的0轴输出信号Unet_0、q轴输出信号Unet_q以及d轴输出信号Unet_d，将IsvgA、IsvgB以及IsvgC分别输入至Clark变换矩阵以及Park变换矩阵后分别得出电流内环的0轴输出信号Isvg_i0、q轴输出信号Isvg_iq以及d轴输出信号Isvg_id，将IloadA、IloadB以及IloadC分别输入至Clark变换矩阵以及Park变换矩阵后分别得出电流内环的0轴输出信号Iload_i0、q轴输出信号Iload_iq以及d轴输出信号Iload_id；

步骤三，将所述电压外环以及所述电流内环的0轴分量、q轴无功分量以及d轴有功分量通过PI调节器得出三轴的输出信号U0_out、Uq_out以及Ud_out；

步骤四，将所述U0_out、所述Uq_out以及所述Ud_out输入至Park逆变换矩阵得到作为3D SVPWM模块的输入量Uα、Uβ以及Uγ;

步骤五，通过3D SVPWM模块得到PWM占空比，实现IGBT驱动，从而控制DSVG系统发出感性无功或是容性无功，并对不平衡负载进行补偿。

其中，所述的U0_out为Isvg_i0与Iload_i0合成后通过PI调节器后与Unet_0合成得到；所述的Uq_out为Isvg_iq与Iload_iq合成后通过PI调节器后与Unet_q合成得到；所述的Ud_out为Isvg_id与Iload_id合成后通过PI调节器后与Unet_d合成得到。

其中计算模块具体计算方法如下：

1）同步判断/相位校正模块

此模块功能为在三相电压信号受到干扰时，精确判断出A相电压同步过零触发点。以此点作为系统同步相位。输入为三相电压信号，以三相电压的各相同步过零点触发状态来判断并确定A相电压同步的真实信号，计算出系统同步角θ，并提供对θ的系统静态误差的校正。校正方式通过三角函数和差化积公式。

其中，为经过判断为真的A相电压同步角、为校正角，为系统经校正的A相电压同步角。

2）Clark变换计算公式

3）Park变换及逆变换计算公式

αβγ/dq0:

dq0/αβγ:

4）PI调节器的计算公式包括，

Udr=(Kip+kil/s)(Pd_ref - Udc_Out-Isvg_id) + ωL*Isvg_iq + Unet_d；

Uqr=(Kip+kil/s)(Iload_iq - Isvg_iq) - ωL*Isvg_id + Unet_q；

U0r = (Kip+kil/s)(Iload_i0 - Isvg_i0) + Unet_0 ；

其中，Udc_Out=(Kip+kil/s)（Udc_ref - Udc）。

控制模块主要完成IGBT模块的导通与关断，本系统采用三维空间矢量调制来驱动IGBT。最开始空间矢量调制的目的是使电机获得圆形的旋转磁链，目前已经发展成了一种和PWM并行的脉宽调制技术。事实上，PWM是以时域面积等效原理为基础的，而3D SVPWM是用空间内有限的矢量去等效给定的空间旋转矢量，投影到坐标上的空间矢量即成为了时域信号。如图2所示，在三维空间坐标系中展现了全部的16个开关状态矢量，16个开关状态矢量中有14个非零空间矢量都存在于一个空间六棱柱内。电压矢量由基本的开关状态矢量合成，不同位置选择的开关状态矢量不同，作用时间也不同。所述的3D SVPWM模块的算法程序包括以下几个流程，

流程一，判断电压矢量所处的扇区位置；

流程二，判断电压矢量所处的四面体位置；

流程三，计算三相四线电压矢量作用时间；

流程四，得到的基本矢量作用时间输出PWM信号驱动IGBT导通关断。

还包括同步判断相位矫正，所述的同步判断相位矫正中输入信号为UnetA、UnetB以及UnetC。

上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。