[发明专利]三相并网型逆变器启动冲击电流抑制控制策略

说明书

技术领域

本发明属于电力电子设备控制领域，尤其涉及一种在三相并网型逆变器中实现抑制启动冲击电流的控制策略。

背景技术

三相电力电子并网型逆变器广泛应用于发电和用电领域，例如并联型有源电力滤波器、静止无功发生器、光伏发电和风力发电等。在三相并网型逆变器的控制策略中，直接电流控制和间接电流控制是电流控制中常用的2种方法。在直接电流控制方法中，包含了2个控制环：一个是电流环，另一个是电压环。每个控制环都含有PI(比例积分)调节器。在控制系统中，由于系统稳定性的要求电流环的PI调节器参数值不能调节到无穷大。

在并网型逆变器中，由于主电路存在电网电压，所以在并网型逆变器启动时必须能提供与电网电压相同的电压以避免电流环的启动冲击电流的出现，启动冲击电流往往会超过逆变器额定电流，使系统保护而停止工作。已有3种方法可以抑制冲击电流：已有技术[1]，见IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS第53卷第5期出版的“Overview of Control and Grid Synchronization for Distributed Power Generation Systems”，该技术测量电网电压信号并将其作为前馈信号加入电流环内，产生输出电压，抑制启动冲击电流；已有技术[2]，见IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS第27卷第11期出版的“Control of power converters in AC microgrids”，该技术应用其中某一相的电网电压产生锁相信号，由锁相信号产生三个虚拟的电网电压信号作为前馈信号加入电流环内，产生输出电压，抑制启动冲击电流；已有技术[3]，见《中国电机工程学报》第30卷第34期出版的《并联型电能质量控制器电流控制误差的研究》，该技术采用启动过程直流侧电压放电的方法，抑制启动冲击电流。已有技术[1]和[2]中，需要增加设备成本来检测电网电压，已有技术[3]需要经过电压环调节，而且需要切换电压环控制，控制较复杂。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种三相并网型逆变器的控制策略，用于解决启动冲击电流问题，实现较小的逆变器启动电流。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是一种通过三相并网型逆变器输出电流作为电流环前馈信号来抑制启动冲击电流的方法，其特征是所述在电流环中增加输出电流的前馈环节，欲输出电流作为指令电流与实际输出反馈电流进行相减，将差值送入调节器，通过PI调节器构成电流环，启动过程指令电流为0；实际输出反馈电流乘以比例系数K作为前馈加入电流环；电流环PI调节器输出信号与前馈信号共同作用产生调制信号，生成PWM信号；启动结束后将指令电流修改为欲输出的电流。

其中，所述调制信号经过三角波双极性调制的直接电流控制后产生PWM信号，输出电压基波与调制信号关系为比例关系，比例系数用K_PWM表示，且K_PWM＝V_dc/(2V_T)，V_dc表示三相并网型逆变器直流侧电压值，V_T表示双极性调制的三角波峰值；

所述三个环路PI调节器参数相同，K_p＝ω_cL/K_PWM，ω_c为电流环截止频率，远远大于输出电流的频率，L为电感值；

所述参数K＝―(V_max/K_PWM)/I_max，V_max为电网相电压最大值，I_max表示允许输出的相电流最大值。

所述三相并网型逆变器直流侧电压在有效值220V相电压电网下初始电压为514V。

所述实际输出电流乘以K产生调制波后，经过三相并网型逆变器输出后的电流误差可经过PI调节器和电流环进行抑制。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明应用控制系统已经检测过的电流变量抑制三相并网型逆变器启动冲击电流，变量使用方便；无需检测电源电压，减少设备成本；实际输出电流作为电流环前馈信号，具有快速响应特点，减少了电流抑制的动态响应时间。

附图说明

图1为本发明的三相并网型逆变器系统示意图；

图2为本发明的控制结构示意图；

图3为本发明的a相逻辑比较生成PWM控制框图；

图4为本发明的a相控制框图；