電感不平衡條件下三相pwm并網(wǎng)逆變器的解耦控制方法
【專利摘要】電感不平衡條件下三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制方法，本發(fā)明屬于電氣控制領(lǐng)域。為了解決在三相PWM并網(wǎng)逆變器交流側(cè)電感不平衡時無法實現(xiàn)對dq軸有效解耦的問題。包括：獲得電網(wǎng)三相電壓信號和逆變器交流側(cè)三相電流信號；將獲得的信號分別經(jīng)Clark變換和Park變換獲得同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的電網(wǎng)電壓信號和交流側(cè)電流信號；根據(jù)逆變器在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型，且逆變器交流側(cè)三相電感不平衡時，建立逆變器在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)數(shù)學(xué)模型和獲得同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的信號，建立同步旋轉(zhuǎn)坐標系的電流環(huán)控制器，實現(xiàn)在電感不平衡時對三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制。它用于對電感不平衡的三相PWM并網(wǎng)逆變器的進行解耦。
【專利說明】電感不平衡條件下三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電氣控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三相PWM并網(wǎng)逆變器因其交流側(cè)輸出電流正弦、功率因數(shù)高、電流畸變小，在電力電子行業(yè)中備受關(guān)注。一般而言，三相PWM并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)都含有電流環(huán)，而且逆變器性能在很大程度上取決于電流環(huán)控制效果。在對逆變器設(shè)計電流控制器時，控制策略的提出常常是以電網(wǎng)平衡以及逆變器三相電感平衡為前提。而實際應(yīng)用中，由于生產(chǎn)工藝的限制以及環(huán)境等因素的影響，逆變器系統(tǒng)的三相電感存在一定的不平衡，而且這種差異可能隨著使用時間的變化和環(huán)境的影響而變大，影響逆變器的正常運行。
[0003]三相PWM并網(wǎng)逆變器交流側(cè)三相電感不平衡直接影響到逆變器的性能，在三相電感不平衡情況下，采用傳統(tǒng)的電流控制方法無法實現(xiàn)對dq軸的有效解耦，電流環(huán)d軸和q軸之間存在二倍電網(wǎng)頻率的交流耦合量。穩(wěn)態(tài)時，耦合量會在電感上產(chǎn)生負序電壓干擾，導(dǎo)致逆變器輸出電流不平衡，甚至畸變。因此，需要改進控制算法來消除交流耦合量的不利影響，改善電流控制效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決目前的在三相PWM并網(wǎng)逆變器交流側(cè)三相電感不平衡時，傳統(tǒng)電流控制方法無法實現(xiàn)對dq軸有效解耦的問題，本發(fā)明提供一種電感不平衡條件下三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制方法。
[0005]本發(fā)明的電感不平衡條件下三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制方法，
[0006]它包括如下步驟:
[0007]步驟一、利用電壓傳感器獲得電網(wǎng)三相電壓信號uga、Ugb和ug。，利用電流傳感器獲得逆變器交流側(cè)三相電流信號ia、ib和i。；將獲得的電網(wǎng)三相電壓信號經(jīng)Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的電網(wǎng)電壓信號Ugd和Ugq，將獲得的逆變器交流側(cè)三相電流信號經(jīng)Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的交流側(cè)電流信號id和iq;步驟二、根據(jù)逆變器在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型，且當在逆變器交流側(cè)三相電感不平衡時，建立逆變器在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型；
[0008]步驟三、根據(jù)步驟二建立的數(shù)學(xué)模型，建立兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系的d軸和q軸有效解耦的電流環(huán)控制器，其輸入為交流側(cè)電流信號和電網(wǎng)電壓信號，輸出為兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下逆變器交流側(cè)電壓給定值Ud 和U(LMf，根據(jù)建立的電流環(huán)控制器在電感不平衡條件下進行三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明建立了兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下逆變器三相電感不平衡條件下的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)數(shù)學(xué)模型提出了一種電流解耦控制策略，所提方法能夠在三相電感不平衡條件下實現(xiàn)對d軸q軸電流有效解耦，消除因三相電感不平衡引起的輸出電流不平衡的不利影響。【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為電感不平衡條件下三相PWM并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為電感不平衡條件下建立的逆變器在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型的原理示意圖。
[0012]圖3為電感不平衡條件下建立的電流環(huán)控制器的原理示意圖，虛線框內(nèi)為電流環(huán)控制器的受控模型。
【具體實施方式】
[0013]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的電感不平衡條件下三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制方法，它包括如下步驟:
[0014]步驟一、利用電壓傳感器獲得電網(wǎng)三相電壓信號uga、Ugb和ug。，利用電流傳感器獲得逆變器交流側(cè)三相電流信號ia、ib和i。；將獲得的電網(wǎng)三相電壓信號經(jīng)Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的電網(wǎng)電壓信號Ugd和Ugq，將獲得的逆變器交流側(cè)三相電流信號經(jīng)Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的交流側(cè)電流信號id和
i,;
[0015]步驟二、根據(jù)逆變器在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型，且當在逆變器交流側(cè)三相電感不平衡時，建立逆變器在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型；
[0016]步驟三、根據(jù)步驟二建立的數(shù)學(xué)模型，建立兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系的d軸和q軸有效解耦的電流環(huán)控制器，其輸入為交流側(cè)兩相電流信號和電網(wǎng)電壓信號，輸出為兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下逆變器交流側(cè)電壓給定值Ud %和U(LMf，根據(jù)建立的電流環(huán)控制器在電感不平衡條件下進行三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制。
[0017]本實施方式中，Ugd和Ugq分別表示電網(wǎng)電壓信號在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下d軸和q軸的分量，id和i,分別表示交流側(cè)兩相電流信號在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下d軸和q軸的分量，Ud μ和U(LMf分別表示逆變器交流側(cè)電壓給定值在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下d軸和q軸的分量。
[0018]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的電感不平衡條件下三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制方法的進一步限定，
[0019]所述步驟二中，根據(jù)逆變器在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型，且當在逆變器交流側(cè)三相電感不平衡時，建立逆變器在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型的方法為:
[0020]所述逆變器在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型為:
【權(quán)利要求】
1.電感不平衡條件下三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制方法，其特征在于，它包括如下步驟: 步驟一、利用電壓傳感器獲得電網(wǎng)三相電壓信號uga、Ugb和ug。，利用電流傳感器獲得逆變器交流側(cè)三相電流信號ia、ib和i。；將獲得的電網(wǎng)三相電壓信號經(jīng)Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的電網(wǎng)電壓信號Ugd和ugq，將獲得的逆變器交流側(cè)三相電流信號經(jīng)Clark變換和Park變換獲得兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的交流側(cè)電流信號id和i,； 步驟二、根據(jù)逆變器在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型，且當在逆變器交流側(cè)三相電感不平衡時，建立逆變器在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型； 步驟三、根據(jù)步驟二建立的數(shù)學(xué)模型，建立兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系的d軸和q軸有效解耦的電流環(huán)控制器，其輸入為交流側(cè)兩相電流信號和電網(wǎng)電壓信號，輸出為兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下逆變器交流側(cè)電壓給定值ud 和U(LMf，根據(jù)建立的電流環(huán)控制器在電感不平衡條件下進行三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感不平衡條件下三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制方法，其特征在于， 所述步驟二中，根據(jù)逆變器在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型，且當在逆變器交流側(cè)三相電感不平衡時，建立逆變器在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型的方法為: 所述逆變器在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電感不平衡條件下三相PWM并網(wǎng)逆變器的解耦控制方法，其特征在于， 步驟三中，根據(jù)步驟二建立的數(shù)學(xué)模型，建立兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系的d軸和q軸有效解耦的電流環(huán)控制器的方法為: 根據(jù)電感不平衡條件下逆變器在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型，得到:
【文檔編號】H02M7/5387GK103973151SQ201410242168
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】張學(xué)廣, 馬彥, 陳輝, 王天一, 盧陽明, 徐殿國 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)