一种变流器混合控制方法

本发明涉及一种变流器混合控制方法，属于电力电子。

背景技术：

1、变流器控制技术是高效利用能源、新能源开发、环境保护和高新技术产业中的关键技术。在生产实践中常要求把工频交流电能或直流电能变成频率和电压固定的或者可调节的交流电能，供给负载，以便实现交流电动机的变频调速，或者为感应电热炉提供电源，为电子计算机、医用设备等重要装置提供不停电的工作电源。变流器控制技术在新能源的开发和利用、新兴高新技术产业以及国防科技等各个领域都起着重大的作用，并占有至关重要的地位。

2、航空航天、船舶、交通、新能源等领域需要高功率密度电能质量。因此，这些场景通常对输出电压波形的质量有较高的要求，需要满足不平衡负载和非线性负载的电压要求，以及负载突然变化时的平稳过渡。针对以上问题，多采用三相四桥臂变流器为电路拓扑，三相四桥臂变流器可以应用到系统不平衡问题上，并通过相应的控制方式保证电压质量，如cn115800328a公开了一种三相四桥臂全桥变流器输出电压不平衡的控制方法、装置及介质，所述方法通过确定下一周期三相桥臂占空比，得到有效占空比实现对三相桥臂的开关器件的控制，从而实现负序不平衡度抑制目标，但是该发明未关注空载与满载之间的切换以及非线性负载引起的电压波形质量。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种变流器混合控制方法，在三相四桥臂变流器的拓扑结构的情况下，能够保证在不平衡负载、非线性负载下的三相输出电压波形的高质量，并缓解负载突然变化时的电压波动。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种变流器混合控制方法，包括：

4、变流器控制环节采用电感电流反馈双回路控制，由负载侧线路中采集到的负载侧电压d轴分量ud和负载侧电压q轴分量uq为输入分量，经过电压环的pir控制器后，输出量输入到电流环中，保证三相变流器能够同时为平衡和不平衡负载供电；

5、同时在变流器控制环节的电流环中附加负载电流前馈控制，由负载侧线路中采集到的负载侧电流d轴分量iod和负载侧电流q轴分量ioq为输入量，经过负载电流前馈系数输入到电流环中，减小了负载电流io对输出电压的影响，实现系统满载和空载之间的稳定切换；

6、同时在变流器控制环节的电压环中附加相位补偿谐振控制，在电压环中添加具有相位补偿的谐振控制器，提高系统的相位角稳定裕度。

7、本发明技术方案的进一步改进在于：基于pir控制器的电压环传递函数为：

8、

9、其中，ω0＝2πf rad/s,n(s)＝kp(s2+4ω02)s+ki(s2+4ω02)+kis2，kp为比例系数，ki为积分系数。

10、本发明技术方案的进一步改进在于：所述负载电流与输出电压表达式为：

11、

12、其中，gv(s)为基于pir控制器的电压环传递函数，gi(s)为电流环传递函数，kpwm为变流器增益，l为变流器侧电感，c为变流器侧电容，fv为电压采样系数，fi为电流采样系数，x(s)为负载电流前馈系数；uref为电压参考值；i0为负载电流；

13、所述负载电流前馈系数表达式为：

14、

15、其中，gi(s)为电流环传递函数，kpwm为变流器增益，l为变流器侧电感，fi为电流采样系数，τ为足够小的常数。

16、本发明技术方案的进一步改进在于：所述相位补偿谐振控制传递函数为：

17、

18、其中，kr为共振系数；θn为时间补偿角度；n为整数，n＝1，2，3.....。

19、由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

20、本发明中变流器控制环节采用电感电流反馈双回路控制，保证三相变流器能够同时为平衡和不平衡负载供电；在变流器控制环节的电流环中附加负载电流前馈控制，实现系统满载和空载之间的稳定切换；在变流器控制环节的电压环中附加相位补偿谐振控制，提高系统的相位角稳定裕度；可以针对性保证变流器在接不平衡负载和非线性负载时的输出电压质量，并且可以实现负载端空载与满载之间的平滑切换，技术效果好、实用价值高。

技术特征：

1.一种变流器混合控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种变流器混合控制方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种变流器混合控制方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种变流器混合控制方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种变流器混合控制方法，属于电力电子技术领域，所述控制方法包括：变流器控制环节采用电感电流反馈双回路控制，保证三相变流器能够同时为平衡和不平衡负载供电；在变流器控制环节的电流环中附加负载电流前馈控制，实现系统满载和空载之间的稳定切换；在变流器控制环节的电压环中附加相位补偿谐振控制，提高系统的相位角稳定裕度。本发明可以保证变流器在不平衡和非线性负载下输出高质量的三相电压波形，并抑制负载突然变化时的电压波动，技术效果好、实用价值高。

技术研发人员：孙贵康,郭小强,魏玉鹏,章仕起,刁乃哲
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16