[发明专利]一种改进的双级式变流器直流母线电压控制方法

说明书

技术领域

本发明属于分布式发电供能微网系统变流器控制技术领域，具体涉及一种改进的双级式变流器直流母线电压控制方法。

背景技术

随着传统煤炭、石油等化石燃料的日益消耗，使用清洁或可再生能源的分布式发电技术在供电系统中得到日益广泛的应用。分布式电源，如光伏发电、风力发电、微型燃气轮机、锂电池储能等输出均为直流电或高频交流电，因此为满足供电需求，DC/DC或DC/AC等变流器通常作为分布式电源接入电网的能量变换接口装置。由于逆变器正常工作时(在不含升压变压器情况下)需要较高的直流电压，而分布式电源直流电压一般都较低，为了能获得更高的直流电压通常需要串联更多的单体模块，这样会对电源单体模块管理及系统可靠性带来不利影响。含直流升压电路的双级式功率变流器作为能量变换接口，能在低电压甚至较大电压范围内正常运行，有效提高分布式能源的利用率。

作为双级式变流器系统关键技术，如何抑制直流母线电压波动，提高其动态响应也是关注和研究的焦点。为了能有效抑制PWM整流器直流母线电压冲击，文献[1、2]提出加入负载电流前馈的控制思想。针对背靠背电机拖动系统，为了能有效抑制瞬态时直流母线大的电压波动及提高系统动态响应速度，文献[3]提出同时包含负载和电网电压信息的前馈控制方法。上述前馈均是基于稳态信息，并未考虑DC/AC侧电流环动态响应时间，因此应用其所提稳态前馈方法，系统实际运行中在暂态情况下仍无法完全避免直流母线电压冲击。

在实际应用中为保证DC/AC侧每相桥臂开关管不发生直通，开通和关断信号之间还会设置一定死区，导致理想的调制信号与逆变器输出的实际电压电压存在偏差，这就是死区效应。文献[4]中探讨了死区效应产生的原因及补偿方法，但是其补偿目的是为了消除稳态误差。DC/AC逆变器死区效应导致电压误差矢量与逆变器输出电流相关，在超级电容器储能等系统实际应用中，频繁充放电导致DC/AC侧输出功率方向频繁发生切换，因此导致电压误差矢量发生变化，从而影响电流环的动态性能，严重时会恶化系统动态性能，使系统直流母线电压冲击和波动增大。

参考文献

[1]董晓鹏，王兆安.具有快速动态响应的单位功率因数PWM整流器[J].西安交通大学学报，1997，31(11)：77-82.

[2]郎永强，徐殿国，Hadianamreisr.三相电压型PWM整流器的一种改进前馈控制策略[J].电机与控制学报，2006，10(2)：160-169.

[3]李时杰，李耀华，陈睿.背靠背变流系统中优化控制前馈控制策略的研究[J].中国电机工程学报，2006，26(22)：74-79.

[4]吴茂刚，赵荣祥，汤新舟.空间矢量PWM逆变器死区效应分析与补偿方法[J].浙江大学学报，2006，40(3)：470-473.

发明内容

本发明的目的是针对含双级式变流器的分布式发电供能系统，提供一种有效的直流母线电压控制方法，通过对常规控制算法进行相应改进，达到完全抑制和消除双级式变流器系统暂态时直流母线电压的冲击和波动的目的。为此，本发明采用如下技术方案。

一种改进的双级式变流器直流母线电压控制方法，该方法在直流母线电压外环和逆变器输出电流内环双闭环控制基础上，加入逆变器死区补偿及动态功率前馈两种辅助控制手段，其中，