基于反馈控制获取电感电流前馈控制信号的逆变器控制系统及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电力电子变流器控制技术领域，特别是涉及基于反馈控制获取电感电流前馈控制信号的逆变器控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]大功率离网逆变器是分布式新能源微电网的重要电力电子装置，将直流母线的直流电压逆变为工频正弦波电压，以实现稳定整个微电网交流母线电压和提供功率给交流负荷的重要作用。
[0003]为很好地补偿各种负荷的变化，大功率离网逆变器通常采用基于dq变换的矢量控制方法，并引入输出电感的电流前馈控制。电感电流前馈控制可以提高动态性能，并减小矢量控制的调节压力，以提高系统的稳定性和输出电压质量。
[0004]输出电感电流前馈控制信号通常可通过以下两种方法获得:方法一是对电感电流求导，并进行适当的滤波和限幅，经比例环节后得到abc三相静止坐标系下的前馈控制信号；方法二是基于dq变换获取dq坐标系下的前馈控制信号。方法一实现方式简单，但存在控制延时、导致逆变器稳定性变差的问题；方法二可很好地完成电感电流前馈控制对逆变器输出性能的提高，但是需考虑各种谐波在dq坐标系下正负序及前馈控制极性的问题，实现方式较复杂，在数字控制下需耗费更多的计算资源。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种基于反馈控制获取电感电流前馈控制信号的逆变器控制系统，通过反馈控制获得电感电流的前馈控制信号，不需引入求导环节或复杂的dq坐标系下的前馈控制，良好的稳定性和动态性能得到了保证，同时节省了计算资源。
[0006]为实现上述目的，本发明采取的技术方案是:
[0007]—种基于反馈控制获取电感电流前馈控制信号的逆变器控制系统，其包括:
[0008]输出电压反馈控制模块，用于将三相输出电压采样信号vQA、进行基频dq变换，得到dq坐标系下的电压反馈信号V(]d、Vl3q;所得的两个电压反馈信号V吣\分别与其参考值V_f、V。—作比较，其差分别通过第一 PI调节器控制后分别得到dq坐标系下的指令信号 icdref、icqref，
[0009]输出电容电流反馈控制模块，用于将三相电容电流采样信号ieA、iCB, 进行基频dq变换，得到dq坐标系下的电容电流反馈信号ied、ieq;所得的两个电容电流反馈信号i ω、iCq分别与其指令信号i ieqraf作比较，其差分别通过第二 PI调节器控制后分别得到dq坐标系下的电容电流反馈控制信号V(]dragl、v0qregl；
[0010]输出电感电流前馈控制模块，用于将三相电感电流采样信号iu、iLB, L分别与电感电流反馈信号i_、i_、作差，并分别经第三PI调节器得到三相电感压降V LA, vLB, vLC,其中电感电流反馈信号iu。、iLB0' iLX。分别由三相电感压降V LA' Vlb' Vlx经1/L环节和积分环节后获得，L为工频变压器漏抗的电感量；三相电感压降分别乘以K i得到abc坐标系下的电感电流前馈控制信号vMragl、v0Bregn Vl3togl，其中K1为正实数常量；
[0011]PffM调制模块，用于将输出调制信号V。—、Vl3qrag进行基频dq反变换，得到三相初始输出调制信号 ^OAregO、^OBregO、^OCregO，
二相初$口％1」出调制{曰5 V (]Areg。、VdBreg。、VgCreg。与电感电?』馈控制信号V06regl, Viw分别相加得到最终的三相输出调制信号
V OAreg、VoBreg、^OCreg ?
三相输出调制信号VMrag、VaBreg、Vieg分别与载波比较进行PWM调制，得到三相桥臂上开关器件的控制脉冲，将所述控制脉冲通过驱动电路后控制逆变器工作；所述输出调制信号Vl3drag由电压反馈信号^和电容电流反馈控制信号V Igl相加所得，所述输出调制信号V。胃由电压反馈信号Vl3q和电容电流反馈控制信号V 相加所得。
[0012]本发明的另一目的在于提供一种基于反馈控制获取电感电流前馈控制信号的逆变器控制系统，通过反馈控制获得电感电流的前馈控制信号，不需引入求导环节或复杂的dq坐标系下的前馈控制，良好的稳定性和动态性能得到了保证，同时节省了计算资源。
[0013]为实现上述目的，本发明采取的技术方案是:
[0014]—种基于反馈控制获取电感电流前馈控制信号的逆变器控制方法，其包括以下步骤:
[0015]步骤1、将三相输出电压采样信号vM、V(jB、Vtrc进行基频dq变换，得到dq坐标系下的电压反馈信号V(]d、V(]q;所得的两个电压反馈信号V吣^分别与其参考值V *f、V。—作比较，其差分别通过第一 PI调节器控制后分别得到dq坐标系下的指令信号i—f、iCqref；
[0016]步骤2、将二相电容电流米样彳目号iM、i(；B、icx进行基频dq变换，得到dq坐标系下的电容电流反馈信号ied、ieq;所得的两个电容电流反馈信号i ed、ieq分别与其指令信号i edraf、iCqraf作比较，其差分别通过第二 PI调节器控制后分别得到dq坐标系下的电容电流反馈控制信号 Vodregl、^Oqregl ’
[0017]步骤3、将三相电感电流采样信号iw、iLB, k分别与电感电流反馈信号i LA0、iLB0, 作差，并分别经第三PI调节器得到三相电感压降V vLB, Vm其中电感电流反馈信号
iLA0' iui。、iLX。分别由三相电感压降V LA、Ab、VlX经l/L环节和积分环节后获得，L为工频变压器漏抗的电感量；三相电感压降vu、ab、Vm分别乘以K i得到abc坐标系下的电感电流前馈控制信号 VoAregl、^OBregl、^OCregl ?
其中&为正实数常量；
[0018]步骤4、将输出调制信号V(]drag、Vl3qrag进行基频dq反变换，得到三相初始输出调制信号 ^OAregO、^OBregO、^OCregO，
二相初$口％1」出调制彳曰5 V OAregO'' ^OBregO'' VQCreg。与电电》丨L 贝彳全制信号V06regn Vl3togl分别相加得到最终的三相输出调制信号
V OAreg、^OBreg'* ^OCreg? 三相输出调制信号VMrag、V(]Brag、V(^g分别与载波比较进行PWM调制，得到三相桥臂上开关器件的控制脉冲，将所述控制脉冲通过驱动电路后控制逆变器工作；所述输出调制信号由电压反馈信号和电容电流反馈控制信号加所得，所述输出调制信号V(]qrag由电压反馈ig号Voq和电容电流反馈控制号V OqragI相加所得。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:本发明采用反馈控制来获得abc三相静止坐标系下输出电感电流的前馈控制信号，实现输出电感电流的前馈控制，以此基础上获取三相桥臂上开关器件的控制脉冲，通过驱动电路后控制逆变器工作，以实现各种控制目标，占用计算资源少的同时，有效提高逆变器稳定性和输出电压质量。
【附图说明】
[0020]图1为常用的大功率离网逆变器的电路结构示意图。
[0021]图2为本发明基于反馈控制获取电感电流前馈控制信号的逆变器控制方法在一实施例中的示意图。
[0022]图3为逆变器的三相负载电流仿真波形。
[0023]图4为采用本发明所提出控制方法的逆变器三相输出电压仿真波形。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的内容做进一步详细说明。
[0025]实施例
[0026]如图2所示本实施例提供了其中一种基于反馈控制获取电感电流前馈控制信号的逆变器控制方法，包括:一个输出电压反馈控制模块、一个输出电容电流反馈控制模块、一个输出电感电流前馈控制模块和一个PWM调制模块。
[0027]所述输出电压反馈控制模块实现逆变器的三相输出电压跟随指令，并提供输出电容电流反馈控制所需的指令信号。如图1所示的三相输出电压采样信号vM、v0B, Vik，经基频(工频)dq变换后得到dq坐标系下的反馈信号将v 分别与其参考值V Qdre0Vl3qraf作比较，其差分别通过PI调节器控制后分别得到输出电容电流dq坐标系下的指令信
i Cdref、icqref 0
[0028]所述输出电容电流反馈控制模块抑制基频负载电流和一部分高频负载电流流入输出电容，从而减小负载电流对输出电压的影响。将如图1所示的三相输出电容电流反馈信号进行基频dq变换，得到dq坐标系下的反馈信号i c；d、ieq;i cm、Lq分别与其参考值f、i_f作比较，其差分别通过PI调节器控制后分别得到dq坐标系下的输出调制
Vodregl、^Oqregl °
[0029]仅通过电容电流反馈控制模块抑制负载电流的基波和所有谐波分量流入输出电容，在负载电流谐波分量较大时需大幅提高输出电容电流反馈控制模块中PI控制的增益和带宽，但往往导致逆变器的输出电压出现震荡等不稳定现象。引入输出电感电流前馈控