一種用于風(fēng)電變流器的硬件滯環(huán)電流控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及風(fēng)電變流器，尤其是一種用于風(fēng)電變流器的硬件滯環(huán)電流控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 滯環(huán)控制是一種應(yīng)用很廣泛的閉環(huán)電流跟隨控制方法，通常W響應(yīng)速度快和結(jié)構(gòu) 簡單而著稱。在各種變流器控制系統(tǒng)中，滯環(huán)控制單元一般同時(shí)兼有兩種職能，一則作為閉 環(huán)電流調(diào)節(jié)器，二則起著PWM調(diào)節(jié)器的作用，將電流參考信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的開關(guān)指令信號(hào)。
[0003] 而滯環(huán)電流控制單元采用模擬器件實(shí)現(xiàn)，模擬器件的滯環(huán)寬度固定，但開關(guān)頻率 不固定，高低懸殊，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)很窄的脈沖和很大的電流尖峰，最高頻率難W控制，易超過 器件開關(guān)頻率的上限。此外，從整體上說，由硬件電路完成的滯環(huán)比較器回差值固定，調(diào)節(jié) 時(shí)需要變動(dòng)電路中的元件參數(shù)，不利于電路的優(yōu)化運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于風(fēng)電變流器的硬件滯環(huán)電流 控制方法。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種用于風(fēng)電變流器的硬件滯環(huán)電流控制方法，包括W下步驟:（A)由DSP下發(fā)數(shù)字量 信號(hào)的電流給定值和給定帶寬值到硬件控制板FPGA;(B)FPGA把DSP下發(fā)的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換 為模擬量信號(hào)；（C)將模擬量電流給定值與負(fù)載采樣的模擬量反饋電流值加上滯環(huán)的實(shí)時(shí) 帶寬進(jìn)行比較;（D)比較的結(jié)果通過PWM變換生成PWM信號(hào)；（E)PWM信號(hào)控制實(shí)時(shí)帶寬等于給 定帶寬值的正帶寬或負(fù)帶寬，使反饋電流值上升或下降；（巧所述反饋電流值與實(shí)時(shí)帶寬疊 加后再返回步驟C與模擬量電流給定值進(jìn)行滯環(huán)比較。
[0006] 進(jìn)一步，所述滯環(huán)比較在滯環(huán)比較器進(jìn)行，比較原則為： 設(shè)定電流跟蹤誤差為e;r;ror=I;r-Ig (1); 其中，h為對稱滯環(huán)比較器的滯環(huán)寬度絕對值，Ir為電流給定值，Ig為反饋電流值，當(dāng) error〉h時(shí)，輸出P麗=1，變流器輸出電壓U0=Ud，Ig上升；當(dāng)erro^-h時(shí)，輸出PWM=0，變流器 輸出電壓U0=-Ud，lg下降；其中，郵為逆變母線電壓正極對地電壓。
[0007] 由于滯環(huán)電流的開關(guān)周期足夠小，則有下式：
開關(guān)周期和頻率為：
化為電流上升時(shí)間，Τη為電流下降時(shí)間，e為網(wǎng)側(cè)電壓，L為網(wǎng)側(cè)電抗值； 滯環(huán)寬運(yùn)
[0008] 進(jìn)一步，所述電流給定值通過電壓環(huán)PI出來的有功電流信號(hào)id和無功電流信號(hào)經(jīng) 過反dq變換生成。
[0009] 本發(fā)明的有益效果： 1.電路設(shè)計(jì)簡單，可W節(jié)約軟件控制的資源，滿足前端Boost電路控制的開關(guān)頻率要 求;2.對被控對象及電路參數(shù)變化不敏感，可W抑制系統(tǒng)中的部分干擾;3.滯環(huán)帶寬可控。
【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施 例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在【附圖說明】前提下，獲得的其他設(shè)計(jì)方案和附圖： 圖1是本發(fā)明滯環(huán)電流控制的流程圖； 圖2是本發(fā)明滯環(huán)電流控制的模型圖； 圖3是本發(fā)明滯環(huán)電流控制的波形圖； 圖4是本發(fā)明滯環(huán)電流控制所應(yīng)用的風(fēng)電變流器簡易工作電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 參照圖1-圖2所示，為本發(fā)明的一種用于風(fēng)電變流器的硬件滯環(huán)電流控制方法，包 括W下步驟： (A) 由DSP下發(fā)數(shù)字量信號(hào)的電流給定值和給定帶寬值到硬件控制板FPGA; (B) FPGA把DSP下發(fā)的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)； (C) 將模擬量電流給定值與負(fù)載采樣的模擬量反饋電流值加上滯環(huán)的實(shí)時(shí)帶寬進(jìn)行比 較； (D) 比較的結(jié)果通過PWM變換生成PWM信號(hào)； (E) PWM信號(hào)控制實(shí)時(shí)帶寬等于給定帶寬值的正帶寬或負(fù)帶寬，使反饋電流值上升或下 降； (巧所述反饋電流值與實(shí)時(shí)帶寬疊加后再返回步驟C與模擬量電流給定值進(jìn)行滯環(huán)比 較。
[0012] 進(jìn)一步，所述滯環(huán)比較在滯環(huán)比較器進(jìn)行，比較原則為： 設(shè)定電流跟蹤誤差為e;r;ror=I;r-Ig (1); 其中，h為對稱滯環(huán)比較器的滯環(huán)寬度絕對值，Ir為電流給定值，Ig為反饋電流值，當(dāng) error〉h時(shí)，輸出P麗=1，變流器輸出電壓UO=Ud，Ig上升；當(dāng)erro^-h時(shí)，輸出PWM=0，變流器 輸出電壓U0=-Ud，Ig下降；其中，郵為逆變母線電壓正極對地電壓。依此反復(fù)，便實(shí)現(xiàn)了對輸 出負(fù)載電流Ig的跟蹤控制，使其跟隨指令電流Ir，誤差小于I error I = I ir-ig I <=h;由于上下 比較閥值相等，因此在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，平均跟蹤誤差都為零。
[0013] 在某一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，電流變化狀態(tài)如圖3所示，由于滯環(huán)電流的開關(guān)周期足夠 小，則有下式：
化為電流上升時(shí)間，Τη為電流下降時(shí)間，e為網(wǎng)側(cè)電壓，L為網(wǎng)側(cè)電抗值； 在滯環(huán)帶寬h固定的時(shí)候，開關(guān)頻率不固定，會(huì)隨著網(wǎng)側(cè)電壓e的變化而變化，網(wǎng)側(cè)電壓 e過零附近時(shí)，開關(guān)頻率變高，在幅值附近時(shí)，開關(guān)頻率變低。如Ud=530V，網(wǎng)側(cè)電壓e=620V， 電感L=250地，滯環(huán)h=50A，那開關(guān)頻率會(huì)從10600Hz到930化變動(dòng)。而實(shí)際上在電路設(shè)計(jì)中為 了避免帶寬為零時(shí)對IGBT器件造成損壞，對滯環(huán)帶寬進(jìn)行了限值，最小值在A，所W實(shí)際運(yùn) 行中開關(guān)頻率在變動(dòng)。
[0014] 帶寬頻率不固定，對電力器件的工作頻率提出很高的要求，根據(jù)公式（7)可W推 出，如果要確定頻率，則滯環(huán)寬度h要變化，即：
根據(jù)公式(8)，例如直流母線電壓Ud=530V，L=250地，確定開關(guān)頻率為4曲Z，網(wǎng)側(cè)電壓幅 值為506V(對應(yīng)620V線電壓），則對A相電壓來說，相應(yīng)的帶寬
(日） 此種方式可W通過軟件程序來完成設(shè)定。
[0015] 本發(fā)明的電路設(shè)計(jì)思想為:數(shù)字量信號(hào)電流給定變量，帶寬變量經(jīng)DA忍片轉(zhuǎn)換為 模擬量信號(hào)，與采樣電流信號(hào)經(jīng)過比較運(yùn)算，生成PWM調(diào)制信號(hào)。
[0016] 相應(yīng)的工作原理為：由圖1可知，反饋電流疊加實(shí)時(shí)帶寬與給定電流進(jìn)行比較后， 輸出PWM信號(hào)。實(shí)時(shí)帶寬=正帶寬(0)或負(fù)帶寬（1)，也就是：當(dāng)PMW信號(hào)為0時(shí)，實(shí)時(shí)帶寬=正帶 寬，當(dāng)PWM信號(hào)為1時(shí)，實(shí)時(shí)帶寬為負(fù)帶寬，如：當(dāng)帶寬給定為-5A，反饋電流為OA，給定電流為 100A時(shí)，開始時(shí)PWM必為1，此時(shí)反饋開關(guān)信號(hào)控制實(shí)時(shí)帶寬輸出為負(fù)帶寬，反饋電流從0A不 斷增大，當(dāng)反饋電流為105A時(shí)，加法器輸出電流為反饋電流加上負(fù)帶寬后，其大小為100A， 此時(shí)達(dá)到給定電流100A，比較器輸出切換為0,實(shí)時(shí)帶寬為正帶寬，反饋電流從105A逐漸減 小，當(dāng)反饋電流為95A時(shí)，加法器輸出電流為反饋電流加上正帶寬后，其大小為100A，此時(shí)達(dá) 到給定電流100A，比較器輸出切換為1。運(yùn)樣一直工作下去，反饋電流就在95A與105A來回變 動(dòng)。通過修改帶寬給定值的大小，就可W實(shí)現(xiàn)可調(diào)帶寬功能，此控制器稱為"可調(diào)帶寬滯環(huán) 控制器"。
[0017] W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，只要W 基本相同手段實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于風(fēng)電變流器的硬件滯環(huán)電流控制方法，其特征在于:包括W下步驟：（A)由 DSP下發(fā)數(shù)字量信號(hào)的電流給定值和給定帶寬值到硬件控制板FPGA; (B)FPGA把DSP下發(fā)的 數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)；（C)將模擬量電流給定值與負(fù)載采樣的模擬量反饋電流值 加上滯環(huán)的實(shí)時(shí)帶寬進(jìn)行比較；（D)比較的結(jié)果通過PWM變換生成PWM信號(hào)；（E)PWM信號(hào)控制 實(shí)時(shí)帶寬等于給定帶寬值的正帶寬或負(fù)帶寬，使反饋電流值上升或下降；（巧所述反饋電流 值與實(shí)時(shí)帶寬疊加后再返回步驟C與模擬量電流給定值進(jìn)行滯環(huán)比較。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)電變流器的硬件滯環(huán)電流控制方法，其特征在于： 所述滯環(huán)比較在滯環(huán)比較器進(jìn)行，比較原則為： 設(shè)定電流跟蹤誤差為Giror=Ir-Ig (1)； 其中，h為對稱滯環(huán)比較器的滯環(huán)寬度絕對值，Ir為電流給定值，Ig為反饋電流值，當(dāng) error〉h時(shí)，輸出P麗=1，變流器輸出電壓UO=Ud，Ig上升；當(dāng)erro^-h時(shí)，輸出PWM=O，變流器 輸出電壓UO=-UcUIg下降；其中，Ud為逆變母線電壓正極對地電壓。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于風(fēng)電變流器的硬件滯環(huán)電流控制方法，其特征在于： 由于滯環(huán)電流的開關(guān)周期足夠小，則有下式開關(guān)周期和頻率為：化為電流上升時(shí)間，1' n為電流下降時(shí)間，e為網(wǎng)側(cè)電壓，L為網(wǎng)側(cè)電抗值； 滯環(huán)寬虔腳。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)電變流器的硬件滯環(huán)電流控制方法，其特征在于： 所述電流給定值通過電壓環(huán)PI出來的有功電流信號(hào)id和無功電流信號(hào)經(jīng)過反dq變換生成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于風(fēng)電變流器的硬件滯環(huán)電流控制方法，包括以下步驟：（A）由DSP下發(fā)數(shù)字量信號(hào)的電流給定值和給定帶寬值到硬件控制板FPGA；（B）FPGA把DSP下發(fā)的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)；（C）將電流給定值與負(fù)載采樣的反饋電流值進(jìn)行滯環(huán)比較；（D）滯環(huán)比較的結(jié)果通過PWM變換生成PWM信號(hào)以作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制帶寬的正負(fù)；（E）PWM信號(hào)控制滯環(huán)的實(shí)時(shí)帶寬等于給定帶寬值的正帶寬或負(fù)帶寬；（F）所述反饋電流值與實(shí)時(shí)帶寬疊加后再返回步驟C與模擬量電流給定值進(jìn)行滯環(huán)比較。本發(fā)明滯環(huán)帶寬可控，滿足前端Boost電路控制的開關(guān)頻率要求；對被控對象及電路參數(shù)變化不敏感，可以抑制系統(tǒng)中的部分干擾。
【IPC分類】H02M3/157
【公開號(hào)】CN105656309
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】譚丹, 黎裕文, 沈湘洪, 于虹, 李志華, 王瑜, 張佳麗, 李文清, 黎林, 周立專
【申請人】廣東明陽龍?jiān)措娏﹄娮佑邢薰?br>【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月14日