三相電壓型pwm逆變器控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣工程領域，具體是一種三相電壓型PWM逆變器控制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電力電子技術的發(fā)展，能實現(xiàn)能量雙向流動，單位功率逆變運行、低輸出電流 諧波功能的三相電壓型PWM逆變器得到廣泛應用。隨著應用場合的多樣化，對其動、靜態(tài) 性能的要求也越來越高，提高三相電壓型PWM逆變器控制性能的控制策略已成為研宄的熱 點。目前三相電壓型PWM逆變器廣泛采用的電壓電流雙閉環(huán)控制策略。由于在同步坐標系 中，交流變量被分解成有功變量和無功變量，在穩(wěn)態(tài)時，它們都是直流分量，有功變量和無 功變量可以得到獨立無靜差的控制。對于電流控制系統(tǒng)性能的分析一般是建立在系統(tǒng)徹底 解耦基礎上，即在動態(tài)過程中兩相電流互不影響。但傳統(tǒng)雙閉環(huán)控制策略中常用的電流狀 態(tài)反饋解耦控制項須知道交流側電感精確值，受電感測量誤差的影響，系統(tǒng)將不能徹底解 耦，會影響到整個系統(tǒng)的控制性能?？偟恼f來三相電壓型PWM逆變器采用的雙閉環(huán)控制策 略存在著以下缺點：一，電流內環(huán)控制器設計時需知道交流側電感精確值；二，電感的測量 值與電感精確值之間不可避免的存在誤差；三，當電感參數(shù)出現(xiàn)誤差時，電流內環(huán)將不能徹 底解耦，控制性能會變差，隨著同步頻率的提高，這一現(xiàn)象尤為明顯。

【發(fā)明內容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種三相電壓型PWM逆變器控制方 法，其針對三相電壓型PWM逆變器，在逆變器并網(wǎng)和不并網(wǎng)直接與阻性負載相連接時，設計 了電壓外環(huán)及電流內環(huán)控制策略，其中電壓外環(huán)采用恒定電壓控制策略，通過改變電壓外 環(huán)的給定值來決定逆變器的運行狀態(tài)，電壓外環(huán)輸出值作為電流內環(huán)的參考值，本發(fā)明實 施例三相電壓型逆變器運行在單位功率因數(shù)狀態(tài)下。電流內環(huán)基于合成矢量的思想，實現(xiàn) 了無電感參數(shù)的解耦控制，采用該策略時，電流內環(huán)解耦項中將不含交流側電感參數(shù)，從而 使得閉環(huán)控制系統(tǒng)的主導極點不受物理條件的影響，可以根據(jù)需要配置在任何地方。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種三相電壓型PWM逆變器控制方法，其特征在于， 包括以下步驟：
[0005] 步驟一：建立三相電壓型PWM逆變器數(shù)學模型；
[0006] 步驟二：通過引入合成矢量的思想，在合成矢量的基礎上分析三相電壓型PWM的 數(shù)學模型，得到基于合成矢量的下的電流內環(huán)解耦控制策略；
[0007] 步驟三：將步驟二中所得的基于合成矢量的電流內環(huán)解耦控制策略轉換到同步旋 轉d-q坐標系下，得到三相電壓型PWM逆變器無電感參數(shù)的電流內環(huán)解耦控制方法；
[0008] 步驟四：設計三相電壓型PWM逆變器電壓外環(huán)控制策略，將外環(huán)控制的輸出值作 為步驟三中電流內環(huán)解耦控制的參考值。
[0009] 優(yōu)選地，所述三相并網(wǎng)逆變器包含六個開關，將開關狀態(tài)定義如下式：
[0010]
【主權項】
1. 一種三相電壓型PWM逆變器控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一：建立三相電壓型PWM逆變器數(shù)學模型； 步驟二：通過引入合成矢量的思想，在合成矢量的基礎上分析三相電壓型PWM的數(shù)學 模型，得到基于合成矢量的下的電流內環(huán)解耦控制策略； 步驟三：將步驟二中所得的基于合成矢量的電流內環(huán)解耦控制策略轉換到同步旋轉 d-q坐標系下，得到三相電壓型PWM逆變器無電感參數(shù)的電流內環(huán)解耦控制方法； 步驟四：設計三相電壓型PWM逆變器電壓外環(huán)控制策略，將外環(huán)控制的輸出值作為步 驟三中電流內環(huán)解耦控制的參考值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的三相電壓型PWM逆變器控制方法，其特征在于，所述三相并網(wǎng) 逆變器包含六個開關，將開關狀態(tài)定義如下式：
式中k = a, b, c，其中a, b, c分別表示交流電量三相。
3. 根據(jù)權利要求1所述的三相電壓型PWM逆變器控制方法，其特征在于，所述三相電壓 型PWM逆變器數(shù)學模型在d-q標系下采用如下式：
式中：L表示網(wǎng)側濾波電感；R表示功率開關管損耗等效電阻與交流濾波電感等效電阻 之和，W表示三相工頻交流量的角頻率；ud、Uq表示靜止三相坐標系下abc交流側三相電壓 轉換到同步旋轉兩相坐標系下dq兩相電壓值；ed、e,表示靜止三相坐標系下abc網(wǎng)側三相 交流電壓轉換到同步旋轉兩相坐標系下dq兩相電壓值；id、i,表示靜止三相坐標系下abc 網(wǎng)側三相電流轉換到同步旋轉兩相坐標系下dq兩相電流值。
4. 根據(jù)權利要求1所述的三相電壓型PWM逆變器控制方法，其特征在于，所述步驟三中 電流內環(huán)的輸出值作為PWM的調制信號，控制PWM逆變器的輸出值，也即本發(fā)明的最終輸出 信號。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種三相電壓型PWM逆變器控制方法，包括以下步驟：步驟一：建立三相電壓型PWM逆變器數(shù)學模型；步驟二：通過引入合成矢量的思想，在合成矢量的基礎上分析三相電壓型PWM的數(shù)學模型；步驟三：將在合成矢量基礎上分析得到的控制策略轉換到同步旋轉d-q坐標系下，得到三相電壓型PWM逆變器無電感參數(shù)的電流內環(huán)解耦控制方法；步驟四：設計三相電壓型PWM逆變器電壓外環(huán)控制策略。本發(fā)明實現(xiàn)了電流內環(huán)無電感參數(shù)的完全解耦，保證控制性能。
【IPC分類】H02M7-5387
【公開號】CN104852620
【申請?zhí)枴緾N201510087491
【發(fā)明人】鄧澤權, 王志新
【申請人】上海交通大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年2月25日