[发明专利]高压变频器、控制系统及功率单元输入有功电流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种高压变频器功率单元的输入有功电流计算方法、高压变频器及其控制系统。

背景技术

单元串联型高压变频器的功率单元一般采用三相输入单相输出的拓扑结构，如图1所示。该拓扑结构决定了功率单元的瞬时输出功率是波动的，必须通过稳定功率单元的母线电压才能达到提高系统性能的目的，同时，根据有功功率守恒可知功率单元的输入有功电流必然也是随之波动的。

由于功率单元的输入有功电流存在波动，因此在对功率单元进行PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制时，需要建立以功率单元的输入有功电流作为前馈、同时以功率单元的母线电压输出作为反馈的双环控制系统，以提高系统响应速度和控制性能。

功率单元的母线电压可直接测量得到，而功率单元的输入有功电流只能通过计算得到，现有的计算方法如下：

方法1：通过检测每一功率单元的输入电压、电流，计算其输入有功电流。但是，变频器具有连接于电网和功率单元之间的移相变压器，当变频器运行时，所述移相变压器二次侧存在的漏感(图1中Lr、Ls、Lt为移相变压器二次侧等效漏感)会降低所述输入电压的测量精度，致使所述输入有功电流的计算准确度较低。

方法2：通过检测每一功率单元的输出电压、电流，计算其输入有功电流。但是，功率单元输出侧载波频率较低、输出电压谐波大，根本无法保证所述输出电压的测量精度，同样会造成所述输入有功电流的计算准确度较低。

因此，如何提高功率单元的输入有功电流的计算准确度，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高压变频器功率单元的输入有功电流计算方法、高压变频器及其控制系统，以提高单元串联型高压变频器功率单元的输入有功电流的计算准确度。

一种高压变频器功率单元的输入有功电流计算方法，包括：

获取单元串联型高压变频器的运行信息，所述运行信息包括电网电压、变频器整机输出电流和功率单元的输出电压调制信息；

根据所述电网电压，计算得到所述功率单元的输入电压；

根据所述输出电压调制信息，计算得到所述功率单元的输出电压；

根据所述变频器整机输出电流、所述输入电压和所述输出电压，计算得到所述功率单元的输入有功电流。

其中，所述根据所述电网电压，计算得到所述功率单元的输入电压，包括：

采用公式E_uint＝E_net/k_trans，计算得到所述功率单元的输入电压；式中，E_uint为所述功率单元的输入电压，E_net为所述电网电压，k_trans为所述变频器的移相变压器变比。

可选地，所述获取单元串联型高压变频器的运行信息前，还包括：

获取所述变频器停机时的电网电压和功率单元的输入电压；

根据所述变频器停机时的电网电压和功率单元的输入电压，计算得到所述变频器的移相变压器变比。

其中，所述根据所述变频器停机时的电网电压和功率单元的输入电压，计算得到所述变频器的移相变压器变比，包括：

采用公式k_trans＝E′_net/E′_uint，计算得到所述变频器的移相变压器变比；式中，E′_net为所述变频器停机时的电网电压，k_trans为所述移相变压器变比，E′_uint为所述变频器停机时的功率单元的输入电压。

其中，所述根据所述输出电压调制信息，计算得到所述功率单元的输出电压，包括：

采用公式U_out＝U_dc*(2*usCurPWMValue-usCarrFreqMax)/usCarrFreqMax，计算得到所述功率单元的输出电压；式中，U_out为所述功率单元的输出电压，U_dc为所述功率单元的母线电压，usCurPWMValue为所述输出电压调制信息，usCarrFreqMax为调制波周期对应的时钟计数器值。

其中，所述输出电压调制信息为：所述功率单元H桥输出中的任一个IGBT的输出电压调制信息。

其中，所述根据所述变频器整机输出电流、所述输入电压和所述输出电压，计算得到所述功率单元的输入有功电流，包括：