專利名稱：網(wǎng)側變流器的控制方法及控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及新能源技術，更具體地說，涉及風力發(fā)電系統(tǒng)中的網(wǎng)側變流器的控制 方法及控制系統(tǒng)。
背景技術：
PWM整流器可實現(xiàn)網(wǎng)側電流正弦化，功率因數(shù)可控，并且能量可雙向傳輸，這不但 節(jié)約能源，還能減少電網(wǎng)污染，這在能源日益緊缺和電力系統(tǒng)中諧波和無功問題越來越嚴 重的今天具有重要的研究意義。隨著對PWM整流器控制策略研究的不斷深入，眾多傳感器帶來的問題日益顯著， 這不但增加成本，還降低了系統(tǒng)的可靠性，尤其在惡劣的現(xiàn)場環(huán)境中傳感器帶來的問題對 PWM整流器的控制產生消極作用。這使得在不影響系統(tǒng)控制性能的情況小減少所用的傳感 器數(shù)量成為當前研究的熱點之一?？紤]網(wǎng)側PWM變流器中，無電網(wǎng)電壓傳感器控制方式是解決上述問題的出發(fā)點之 一。實現(xiàn)這一目標的方式有以下幾種用電流信號的微分量估計電網(wǎng)電壓；基于交流電流 偏差調節(jié)的電網(wǎng)電壓估計。前一種方式含有微分項，容易引入干擾，后一種方式計算量較 大，收斂較慢，不利于實時控制。申請?zhí)枮?00510130609. 1的中國專利申請揭示了一種雙饋變速恒頻風力發(fā)電機 勵磁電源網(wǎng)側變換器的控制器，該專利申請采用電壓互感器測量三相電網(wǎng)電壓，對電網(wǎng)電 壓進行坐標變換，計算電網(wǎng)電壓的正負序分量，在根據(jù)結果控制調制波形輸出。申請?zhí)枮?00810105607. 0的中國專利申請揭示了一種變速恒頻雙饋風力發(fā)電系 統(tǒng)及其并網(wǎng)控制方法，該專利申請采用在控制板內包括電網(wǎng)電壓檢測器，電網(wǎng)電壓檢測器 與電網(wǎng)相連，控制參考值計算器與該電網(wǎng)電壓檢測器相連。電網(wǎng)電壓檢測器檢測電網(wǎng)電壓 得到電網(wǎng)相電壓幅值和電網(wǎng)電壓矢量位置角。上述的兩份專利申請都是采用硬件傳感器法檢測系統(tǒng)控制所需的參量。硬件傳感 器法檢測的成本較高，并且會使用到較多的硬件設備，維護成本上相對比較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明揭示了一種網(wǎng)側變流器的控制方法及控制系統(tǒng)，利用軟件進行其中一部分 參量的計算，和傳統(tǒng)的全硬件傳感器法檢測的方案相比較，實現(xiàn)成本比較低，維護也方便。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提出一種網(wǎng)側變流器的控制方法，包括通過霍爾傳感器檢測網(wǎng)側變流器交流側的三相電流iga、igb和ig。，其中，三相電流 iga、igb和ig。是模擬信號；對模擬信號進行A/D轉換，得到三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號；基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過坐標變換將三相電流iga、igb和igc變 換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige ；基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，計算虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ ；
基于虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ，將兩相靜止坐標系中的電流iga和ig0轉換為兩相旋轉 坐標系中的電流igd和；將兩相旋轉坐標系中的電流igd和分別作為有功電流和無功電流的解耦值反饋 到有功比例積分環(huán)(PI環(huán))和無功比例積分環(huán)(PI環(huán))，有功比例積分環(huán)(PI環(huán))和無功比 例積分環(huán)(PI環(huán))的輸出作為兩相旋轉坐標系中的控制信號U:和U^ ；將兩相旋轉坐標系中的控制信號u*gd和U:變換成兩相靜止坐標系中的控制信號 U*ga 禾口 U*gb ；基于兩相靜止坐標系中的控制信號u*ga和u*gb進行空間電壓脈寬調制(SVPWM)，輸 出驅動信號；基于驅動信號控制三相橋臂。在一個實施例中，采集直流母線電壓反饋，作為有功比例積分環(huán)(PI環(huán))的輸入指 令。在一個實施例中，基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過Clark變換將三相 電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige。在一個實施例中，基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，計算虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ 包括提供一段時間的零電壓矢量以檢測初始的虛擬電網(wǎng)磁鏈角；基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過Clark變換將三相電流iga、igb和igc 變換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige ；基于初始的虛擬電網(wǎng)磁鏈角計算虛擬電網(wǎng)磁鏈初始值；基于直流母線電壓、三相橋臂的開關信號及三相電流信號，根據(jù)虛擬電網(wǎng)磁鏈初 始值計算虛擬電網(wǎng)磁鏈的α、β分量；通過arctan (￥ga/￥gb)計算得到虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ。在一個實施例中，基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過Clark變換將三相 電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige，還得到兩相靜止坐標系中的 電壓Vga和Vg0 ；Vga 根據(jù) iga 和 Vga 得到；Vgb 根據(jù) igb 和 Vge 得到。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提出一種網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)，包括信號采集裝置，通過霍爾傳感器檢測網(wǎng)側變流器交流側的三相電流iga、igb和ig。， 其中，三相電流iga、igb和ig。是模擬信號；A/D轉換器，連接到信號采集裝置，對模擬信號進行A/D轉換，得到三相電流iga、igb 和ig。的數(shù)字信號；3s/2r坐標變換裝置，連接到A/D轉換器，基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號， 通過坐標變換將三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige ；虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器，連接到3s/2r坐標變換裝置，基于三相電流iga、igb和igc 的數(shù)字信號，計算虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ ；旋轉坐標變換裝置，連接到虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器和3s/2r坐標變換裝置，基于 虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ，將兩相靜止坐標系中的電流iga和ig0轉換為兩相旋轉坐標系中的電、流 igd 和 ig(1 ；電流內環(huán)控制器，連接到旋轉坐標變換裝置，電流內環(huán)控制器包括有功比例積分 環(huán)(PI環(huán))和無功比例積分環(huán)(PI環(huán))，電流內環(huán)控制器將兩相旋轉坐標系中的電流igd和分別作為有功電流和無功電流的解耦值反饋到有功比例積分環(huán)(PI環(huán))和無功比例積 分環(huán)(PI環(huán))，有功比例積分環(huán)(PI環(huán))和無功比例積分環(huán)(PI環(huán))的輸出作為兩相旋轉坐 標系中的控制信號Jgd和U:;靜止坐標轉換裝置，連接到電流內環(huán)控制器，將兩相旋轉坐標系中的控制信號u*gd 和u:變換成兩相靜止坐標系中的控制信號u*ga和u*gb ；空間電壓脈寬調制裝置，連接到靜止坐標轉換裝置，基于兩相靜止坐標系中的控 制信號u*ga和u*gb進行空間電壓脈寬調制(SVPWM)，輸出驅動信號，驅動電路，連接到空間電壓脈寬調制裝置，基于驅動信號控制三相橋臂。在一個實施例中，該控制系統(tǒng)還包括母線電壓外環(huán)控制器，采集直流母線電壓反 饋，并連接到電流內環(huán)控制器作為有功比例積分環(huán)(PI環(huán))的輸入指令。在一個實施例中，3s/2r坐標變換裝置通過Clark變換將三相電流iga、igb和igc變 換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige。在一個實施例中，提供一段時間的零電壓矢量，虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器檢測初始 的虛擬電網(wǎng)磁鏈角；3s/2r坐標變換裝置通過Clark變換將三相電流iga、igb和ig。變換為兩 相靜止坐標系中的電流iga和ige ；虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器基于初始的虛擬電網(wǎng)磁鏈角計 算虛擬電網(wǎng)磁鏈初始值，基于直流母線電壓、三相橋臂的開關信號及三相電流信號，根據(jù)虛 擬電網(wǎng)磁鏈初始值計算虛擬電網(wǎng)磁鏈的α、β分量，通過arCtan(il/ga/vgb)計算得到虛擬 電網(wǎng)磁鏈角θ。在一個實施例中，3s/2r坐標變換裝置基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通 過Clark變換將三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige，還得到 兩相靜止坐標系中的電壓Vga和Vge ；虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器根據(jù)iga和vga得到Vga，根據(jù) igb禾口 Vge得至丨J本發(fā)明利用虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器，實現(xiàn)了部分參數(shù)由軟件計算的網(wǎng)側變流器控 制技術，采用d軸虛擬電網(wǎng)磁鏈定向的矢量解耦控制策略，實現(xiàn)網(wǎng)側變流器的四象限運行； 此網(wǎng)側變流器的虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器是通過網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)采集相關的電參量， 通過軟件算法實現(xiàn)虛擬電網(wǎng)磁鏈角的觀測，加入初始磁鏈估計可提高該虛擬電網(wǎng)磁鏈觀測 器的觀測精度，可有效抑制啟動電流的沖擊，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)中采用硬件電壓傳感器的方法。 本發(fā)明不但提高網(wǎng)側變流器的可靠性及抗干擾性，又可降低硬件成本。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質和優(yōu)勢將通過下面結合附圖和實施例的描 述而變得更加明顯，在附圖中，相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)的結構圖。圖2揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)的運行原理。圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)中的虛擬電網(wǎng)磁鏈 角觀測器的結構圖。
具體實施例方式參考圖1所示，本發(fā)明揭示了一種網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)，該網(wǎng)側變流器的控制 系統(tǒng)包括信號采集裝置100、A/D轉換器102、3s/2r坐標變換裝置104、虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀 測器106、旋轉坐標變換裝置108、電流內環(huán)控制器110、靜止坐標轉換裝置112、空間電壓脈 寬調制裝置114、驅動電路116。信號采集裝置100通過霍爾傳感器檢測網(wǎng)側變流器交流側的三相電流iga、igb和 igc，其中，三相電流iga、igb和ig。是模擬信號。A/D轉換器102連接到信號采集裝置100，對模擬信號進行A/D轉換，得到三相電 流iga、igb和ig。的數(shù)字信號。3s/2r坐標變換裝置104連接到A/D轉換器102，基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù) 字信號，通過坐標變換將三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige。 3s/2r坐標變換裝置104可以利用Clark變換將三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐 標系中的電流iga和ig0。虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器106連接到3s/2r坐標變換裝置104，基于三相電流iga、igb 和ig。的數(shù)字信號，計算虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ。虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器106通過下述的過程得 到虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ 首先提供一段時間的零電壓矢量，虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器106檢測 初始的虛擬電網(wǎng)磁鏈角；3s/2r坐標變換裝置104通過Clark變換將三相電流iga、igb和igc 變換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ig0 ；虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器106基于初始的虛擬電 網(wǎng)磁鏈角計算虛擬電網(wǎng)磁鏈初始值，基于直流母線電壓、三相橋臂的開關信號及三相電流 信號，根據(jù)虛擬電網(wǎng)磁鏈初始值計算虛擬電網(wǎng)磁鏈的α、β分量，通過arCtan(Vga/Vgb)計 算得到虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ。參考圖3所示，揭示了虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器106的結構圖，參 考圖3所示3s/2r坐標變換裝置104基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過Clark 變換將三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige，還得到兩相靜止 坐標系中的電壓vga和Vg”虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器106根據(jù)iga和Vga得到Vga，其中電壓Vga經過一+模塊、電流iga經過一 L模塊后經合合并，得到vga。虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器106根據(jù)igb和Vge得到Ψgb，其中電壓Vge經過一+模塊、電流ig0經過一 L模塊后經合合并，得到Vgb。其中，*模塊中的+代表對于輸入量的積分，L模塊中的L代表將輸入量放 大L倍。旋轉坐標變換裝置108連接到虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器106和3s/2r坐標變換裝置 104，基于虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ，將兩相靜止坐標系中的電流iga和ig0轉換為兩相旋轉坐標 系中的電流igd和iM。電流內環(huán)控制器110連接到旋轉坐標變換裝置108，電流內環(huán)控制器110包括有功 比例積分環(huán)(PI環(huán))IlOa和無功比例積分環(huán)(PI環(huán))110b，電流內環(huán)控制器110將兩相旋 轉坐標系中的電流igd和分別作為有功電流和無功電流的解耦值反饋到有功比例積分環(huán) (PI環(huán))1 IOa和無功比例積分環(huán)(PI環(huán))110b，有功比例積分環(huán)(PI環(huán))1 IOa和無功比例積 分環(huán)(PI環(huán))IlOb的輸出作為兩相旋轉坐標系中的控制信號u*gd和u^。
靜止坐標轉換裝置112連接到電流內環(huán)控制器110，將兩相旋轉坐標系中的控制 信號U*gd和U:變換成兩相靜止坐標系中的控制信號U:和U:?？臻g電壓脈寬調制裝置114，連接到靜止坐標轉換裝置112，基于兩相靜止坐標系 中的控制信號U:和u*gb進行空間電壓脈寬調制(SVPWM)，輸出驅動信號。驅動電路116，連接到空間電壓脈寬調制裝置114，基于驅動信號控制三相橋臂。在一個實施例中，該控制系統(tǒng)還包括母線電壓外環(huán)控制器118，采集直流母線電壓 反饋，并連接到電流內環(huán)控制器110作為有功比例積分環(huán)(PI環(huán))IlOa的輸入指令。圖2揭示了上述網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)的運行原理。本發(fā)明利用虛擬電網(wǎng)磁鏈角 觀測器實現(xiàn)對于網(wǎng)側變流器的控制，將電網(wǎng)電壓看成一個虛擬磁鏈的微分，采用類似于交 流電機磁鏈觀測的方法觀測虛擬電網(wǎng)磁鏈，用以取代電網(wǎng)電壓作為定向矢量，采用虛擬電 網(wǎng)磁鏈角觀測器獲得電網(wǎng)定向角。參考圖2所示，揭示了圖1所示的網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)的運行原理。該控制策 略是基于采用d軸虛擬電網(wǎng)磁鏈定向的矢量控制策略，霍爾傳感器檢測網(wǎng)側變流器交流側 的三相電流iga、igb和ig。，經A/D轉換后變?yōu)槿嚯娏鱥ga、igb和ig。的數(shù)字信號，對于該數(shù) 字信號，經過三相靜止坐標系到兩相靜止坐標系的變換(Clark變換)變?yōu)閮上囔o止坐標系 中的坐標iga和ige。虛擬電網(wǎng)磁鏈觀測器根據(jù)網(wǎng)側電流重構出虛擬電網(wǎng)磁鏈角，利用該虛 擬電網(wǎng)磁鏈角進行d軸虛擬電網(wǎng)磁鏈定向，將兩相靜止坐標系中的坐標變換到兩相旋轉坐 標系中的電流igd和，它們分別作為有功電流和無功電流的解耦值反饋到有功比例積分 環(huán)(PI環(huán))和無功比例積分環(huán)(PI環(huán))作為反饋量。有功比例積分環(huán)(PI環(huán))和無功比例 積分環(huán)(PI環(huán))的輸出作為全功率管在dq坐標系中的控制信號!！和！!，經過兩相旋轉 坐標系到兩相靜止坐標系的變換變?yōu)閮上囔o止坐標系中的控制信號^ga和u*gb。該控制信 號u:和u*gb輸入空間電壓脈寬調制模塊(SVPWM)模塊進行空間電壓矢量調制，之后輸出6 路脈寬調制波，經過驅動電路控制全功率器件的三相橋臂，實現(xiàn)對網(wǎng)側變流器的控制。為了 保持直流母線電壓恒定，還加入直流母線電壓外環(huán)控制器，將該直流母線電壓外環(huán)控制器 的外環(huán)輸出作為有功比例積分環(huán)(PI環(huán))的輸入指令。結合上述的網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)、運行原理以及虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器的結 構，本發(fā)明還提出一種網(wǎng)側變流器的控制方法，包括下述的步驟通過霍爾傳感器檢測網(wǎng)側變流器交流側的三相電流igg、igb和ig。，其中，三相電流 iga、igb和ig。是模擬信號。對模擬信號進行A/D轉換，得到三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號?；谌嚯娏鱥ga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過坐標變換將三相電流iga、igb和igc變 換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige。在一個實施例中，是基于三相電流iga、igb和ig。 的數(shù)字信號通過Clark變換將三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐標系中的電流iga 禾口 ig0。基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，計算虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ?；谔摂M電網(wǎng)磁鏈角θ，將兩相靜止坐標系中的電流iga和ig0轉換為兩相旋轉 坐標系中的電流igd和、。計算虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ的步驟包括提供一段時間的零電壓矢 量以檢測初始的虛擬電網(wǎng)磁鏈角；基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過Clark變換 將三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige ；基于初始的虛擬電網(wǎng)磁鏈角計算虛擬電網(wǎng)磁鏈初始值；基于直流母線電壓、三相橋臂的開關信號及三相電流信 號，根據(jù)虛擬電網(wǎng)磁鏈初始值計算虛擬電網(wǎng)磁鏈的α、β分量；通過arCtan( Ψ" Vgb)計 算得到虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ。將兩相旋轉坐標系中的電流igd和分別作為有功電流和無功電流的解耦值反饋 到有功比例積分環(huán)(PI環(huán))和無功比例積分環(huán)(PI環(huán))，有功比例積分環(huán)(PI環(huán))和無功比 例積分環(huán)(PI環(huán))的輸出作為兩相旋轉坐標系中的控制信號U:和U*g(1。將兩相旋轉坐標系中的控制信號u*gd和U:變換成兩相靜止坐標系中的控制信號U*ga 禾口 U*gbo基于兩相靜止坐標系中的控制信號u*ga和u*gb進行空間電壓脈寬調制(SVPWM)，輸 出驅動信號。
基于驅動信號控制三相橋臂。在一個實施例中，該方法還采集直流母線電壓反饋，作為有功比例積分環(huán)(PI環(huán)) 的輸入指令。本發(fā)明利用虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器，實現(xiàn)了部分參數(shù)由軟件計算的網(wǎng)側變流器控 制技術，采用d軸虛擬電網(wǎng)磁鏈定向的矢量解耦控制策略，實現(xiàn)網(wǎng)側變流器的四象限運行； 此網(wǎng)側變流器的虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器是通過網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)采集相關的電參量， 通過軟件算法實現(xiàn)虛擬電網(wǎng)磁鏈角的觀測，加入初始磁鏈估計可提高該虛擬電網(wǎng)磁鏈觀測 器的觀測精度，可有效抑制啟動電流的沖擊，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)中采用硬件電壓傳感器的方法。 本發(fā)明不但提高網(wǎng)側變流器的可靠性及抗干擾性，又可降低硬件成本。上述實施例是提供給熟悉本領域內的人員來實現(xiàn)或使用本實用新型的，熟悉本領 域的人員可在不脫離本實用新型的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變 化，因而本實用新型的保護范圍并不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的 創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權利要求
1.一種網(wǎng)側變流器的控制方法，其特征在于，包括通過霍爾傳感器檢測網(wǎng)側變流器交流側的三相電流iga、igb和ig。，其中，三相電流iga、 igb和ig。是模擬信號；對模擬信號進行A/D轉換，得到三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號； 基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過坐標變換將三相電流iga、igb和ig。變換為 兩相靜止坐標系中的電流iga和ige ；基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，計算虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ ； 基于虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ，將兩相靜止坐標系中的電流iga和ig0轉換為兩相旋轉坐標 系中的電流igd和；將兩相旋轉坐標系中的電流igd和分別作為有功電流和無功電流的解耦值反饋到有 功比例積分環(huán)和無功比例積分環(huán)，有功比例積分環(huán)和無功比例積分環(huán)的輸出作為兩相旋轉 坐標系中的控制信號U*gd和U^ ；將兩相旋轉坐標系中的控制信號和變換成兩相靜止坐標系中的控制信號U: 和 u*gb ；基于兩相靜止坐標系中的控制信號和u*gb進行空間電壓脈寬調制(SVPWM)，輸出驅 動信號；基于所述驅動信號控制三相橋臂。
2.如權利要求1所述的網(wǎng)側變流器的控制方法，其特征在于， 采集直流母線電壓反饋，作為有功比例積分環(huán)的輸入指令。
3.如權利要求1或2所述的網(wǎng)側變流器的控制方法，其特征在于，基于三相電流iga、igb 和ig。的數(shù)字信號，通過Clark變換將三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐標系中的電流 iga 和 igfi °
4.如權利要求3所述的網(wǎng)側變流器的控制方法，其特征在于，基于三相電流iga、igb和 ig。的數(shù)字信號，計算虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ包括提供一段時間的零電壓矢量以檢測初始的虛擬電網(wǎng)磁鏈角；基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過Clark變換將三相電流iga、igb和ig。變換 為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige ；基于初始的虛擬電網(wǎng)磁鏈角計算虛擬電網(wǎng)磁鏈初始值；基于直流母線電壓、三相橋臂的開關信號及三相電流信號，根據(jù)虛擬電網(wǎng)磁鏈初始值 計算虛擬電網(wǎng)磁鏈的α、β分量；通過arctan( il/ga/Vgb)計算得到虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ。
5.如權利要求4所述的網(wǎng)側變流器的控制方法，其特征在于，基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過Clark變換將三相電流iga、igb和ig。變換 為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige，還得到兩相靜止坐標系中的電壓Vga和Vge ； Vga根據(jù)iga禾日Vga得到； Vgb根據(jù)igb和Vge得到。
6.一種網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括信號采集裝置，通過霍爾傳感器檢測網(wǎng)側變流器交流側的三相電流iga、igb和ig。，其中， 三相電流iga、igb和ig。是模擬信號；A/D轉換器，連接到信號采集裝置，對模擬信號進行A/D轉換，得到三相電流iga、igb和 igc的數(shù)字信號；3s/2r坐標變換裝置，連接到A/D轉換器，基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過 坐標變換將三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige ；虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器，連接到所述3s/2r坐標變換裝置，基于三相電流iga、igb和igc 的數(shù)字信號，計算虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ ；旋轉坐標變換裝置，連接到所述虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器和3s/2r坐標變換裝置，基于 虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ，將兩相靜止坐標系中的電流iga和ig0轉換為兩相旋轉坐標系中的電 、流 igd 禾口 ig(1 ；電流內環(huán)控制器，連接到所述旋轉坐標變換裝置，電流內環(huán)控制器包括有功比例積分 環(huán)和無功比例積分環(huán)，所述電流內環(huán)控制器將兩相旋轉坐標系中的電流igd和分別作為 有功電流和無功電流的解耦值反饋到有功比例積分環(huán)和無功比例積分環(huán)，有功比例積分環(huán) 和無功比例積分環(huán)的輸出作為兩相旋轉坐標系中的控制信號u:和u*g(1 ；靜止坐標轉換裝置，連接到所述電流內環(huán)控制器，將兩相旋轉坐標系中的控制信號u*gd 和u:變換成兩相靜止坐標系中的控制信號U:和u*gb ；空間電壓脈寬調制裝置，連接到所述靜止坐標轉換裝置，基于兩相靜止坐標系中的控 制信號和u*gb進行空間電壓脈寬調制(SVPWM)，輸出驅動信號，驅動電路，連接到所述空間電壓脈寬調制裝置，基于驅動信號控制三相橋臂。
7.如權利要求6所述的網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括母線電壓外環(huán)控制器，采集直流母線電壓反饋，并連接到所述電流內環(huán)控制器作為有 功比例積分環(huán)的輸入指令。
8.如權利要求6或7所述的網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述3s/2r坐標變換裝置通過Clark變換將三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐 標系中的電流iga和ig0。
9.如權利要求8所述的網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)，其特征在于，提供一段時間的零電壓矢量，所述虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器檢測初始的虛擬電網(wǎng)磁鏈角；所述3s/2r坐標變換裝置通過Clark變換將三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐 標系中的電流iga和ige ；所述虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器基于初始的虛擬電網(wǎng)磁鏈角計算虛擬電網(wǎng)磁鏈初始值，基 于直流母線電壓、三相橋臂的開關信號及三相電流信號，根據(jù)虛擬電網(wǎng)磁鏈初始值計算虛 擬電網(wǎng)磁鏈的α、β分量，通過arctan(Vga/Vgb)計算得到虛擬電網(wǎng)磁鏈角θ。
10.如權利要求9所述的網(wǎng)側變流器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述3s/2r坐標變換裝置基于三相電流iga、igb和ig。的數(shù)字信號，通過Clark變換將 三相電流iga、igb和ig。變換為兩相靜止坐標系中的電流iga和ige，還得到兩相靜止坐標系 中的電壓Vga和Vg0 ；所述虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器根據(jù)iga和Vga得到Vga，根據(jù)igb和Vge得到Vgb。
全文摘要
本發(fā)明揭示了網(wǎng)側變流器的控制方法及控制系統(tǒng)，利用虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器，將電網(wǎng)電壓看成虛擬磁鏈的微分，采用類似于交流電機磁鏈觀測的方法觀測虛擬電網(wǎng)磁鏈，用以取代電網(wǎng)電壓作為定向矢量，采用虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器獲得電網(wǎng)定向角。本發(fā)明利用虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器，實現(xiàn)了部分參數(shù)由軟件計算，采用d軸虛擬電網(wǎng)磁鏈定向的矢量解耦控制策略，實現(xiàn)四象限運行；虛擬電網(wǎng)磁鏈角觀測器采集相關的電參量，通過軟件算法實現(xiàn)虛擬電網(wǎng)磁鏈角的觀測，加入初始磁鏈估計可提高該虛擬電網(wǎng)磁鏈觀測器的觀測精度，可有效抑制啟動電流的沖擊，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)中采用硬件電壓傳感器的方法。本發(fā)明不但提高網(wǎng)側變流器的可靠性及抗干擾性，又可降低硬件成本。
文檔編號H02J3/38GK102055204SQ20091019808
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權日2009年11月2日
發(fā)明者夏偉, 張揚, 張瑛, 徐志武, 李長樂, 楊浩然, 柴熠, 董立駿 申請人:上海電科電器科技有限公司