三相电压型pwm逆变器控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电气工程领域，具体是一种三相电压型PWM逆变器控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子技术的发展，能实现能量双向流动，单位功率逆变运行、低输出电流 谐波功能的三相电压型PWM逆变器得到广泛应用。随着应用场合的多样化，对其动、静态 性能的要求也越来越高，提高三相电压型PWM逆变器控制性能的控制策略已成为研宄的热 点。目前三相电压型PWM逆变器广泛采用的电压电流双闭环控制策略。由于在同步坐标系 中，交流变量被分解成有功变量和无功变量，在稳态时，它们都是直流分量，有功变量和无 功变量可以得到独立无静差的控制。对于电流控制系统性能的分析一般是建立在系统彻底 解耦基础上，即在动态过程中两相电流互不影响。但传统双闭环控制策略中常用的电流状 态反馈解耦控制项须知道交流侧电感精确值，受电感测量误差的影响，系统将不能彻底解 耦，会影响到整个系统的控制性能。总的说来三相电压型PWM逆变器采用的双闭环控制策 略存在着以下缺点：一，电流内环控制器设计时需知道交流侧电感精确值；二，电感的测量 值与电感精确值之间不可避免的存在误差；三，当电感参数出现误差时，电流内环将不能彻 底解耦，控制性能会变差，随着同步频率的提高，这一现象尤为明显。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种三相电压型PWM逆变器控制方 法，其针对三相电压型PWM逆变器，在逆变器并网和不并网直接与阻性负载相连接时，设计 了电压外环及电流内环控制策略，其中电压外环采用恒定电压控制策略，通过改变电压外 环的给定值来决定逆变器的运行状态，电压外环输出值作为电流内环的参考值，本发明实 施例三相电压型逆变器运行在单位功率因数状态下。电流内环基于合成矢量的思想，实现 了无电感参数的解耦控制，采用该策略时，电流内环解耦项中将不含交流侧电感参数，从而 使得闭环控制系统的主导极点不受物理条件的影响，可以根据需要配置在任何地方。
[0004] 根据本发明的一个方面，提供一种三相电压型PWM逆变器控制方法，其特征在于， 包括以下步骤：
[0005] 步骤一：建立三相电压型PWM逆变器数学模型；
[0006] 步骤二：通过引入合成矢量的思想，在合成矢量的基础上分析三相电压型PWM的 数学模型，得到基于合成矢量的下的电流内环解耦控制策略；
[0007] 步骤三：将步骤二中所得的基于合成矢量的电流内环解耦控制策略转换到同步旋 转d-q坐标系下，得到三相电压型PWM逆变器无电感参数的电流内环解耦控制方法；
[0008] 步骤四：设计三相电压型PWM逆变器电压外环控制策略，将外环控制的输出值作 为步骤三中电流内环解耦控制的参考值。
[0009] 优选地，所述三相并网逆变器包含六个开关，将开关状态定义如下式：
[0010]
【主权项】
1. 一种三相电压型PWM逆变器控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：建立三相电压型PWM逆变器数学模型； 步骤二：通过引入合成矢量的思想，在合成矢量的基础上分析三相电压型PWM的数学 模型，得到基于合成矢量的下的电流内环解耦控制策略； 步骤三：将步骤二中所得的基于合成矢量的电流内环解耦控制策略转换到同步旋转 d-q坐标系下，得到三相电压型PWM逆变器无电感参数的电流内环解耦控制方法； 步骤四：设计三相电压型PWM逆变器电压外环控制策略，将外环控制的输出值作为步 骤三中电流内环解耦控制的参考值。
2. 根据权利要求1所述的三相电压型PWM逆变器控制方法，其特征在于，所述三相并网 逆变器包含六个开关，将开关状态定义如下式：
式中k = a, b, c，其中a, b, c分别表示交流电量三相。
3. 根据权利要求1所述的三相电压型PWM逆变器控制方法，其特征在于，所述三相电压 型PWM逆变器数学模型在d-q标系下采用如下式：
式中：L表示网侧滤波电感；R表示功率开关管损耗等效电阻与交流滤波电感等效电阻 之和，W表示三相工频交流量的角频率；ud、Uq表示静止三相坐标系下abc交流侧三相电压 转换到同步旋转两相坐标系下dq两相电压值；ed、e,表示静止三相坐标系下abc网侧三相 交流电压转换到同步旋转两相坐标系下dq两相电压值；id、i,表示静止三相坐标系下abc 网侧三相电流转换到同步旋转两相坐标系下dq两相电流值。
4. 根据权利要求1所述的三相电压型PWM逆变器控制方法，其特征在于，所述步骤三中 电流内环的输出值作为PWM的调制信号，控制PWM逆变器的输出值，也即本发明的最终输出 信号。
【专利摘要】本发明提供了一种三相电压型PWM逆变器控制方法，包括以下步骤：步骤一：建立三相电压型PWM逆变器数学模型；步骤二：通过引入合成矢量的思想，在合成矢量的基础上分析三相电压型PWM的数学模型；步骤三：将在合成矢量基础上分析得到的控制策略转换到同步旋转d-q坐标系下，得到三相电压型PWM逆变器无电感参数的电流内环解耦控制方法；步骤四：设计三相电压型PWM逆变器电压外环控制策略。本发明实现了电流内环无电感参数的完全解耦，保证控制性能。
【IPC分类】H02M7-5387
【公开号】CN104852620
【申请号】CN201510087491
【发明人】邓泽权, 王志新
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年2月25日