[发明专利]减小三相整流型负载下逆变器输出电压THD的控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变流器控制技术领域，特别是涉及一种减小三相整流型负载下逆变器输出电压总谐波失真(TotalHarmonicDistortion,THD)的控制方法。

背景技术

大功率离网逆变器是分布式新能源微电网的重要电力电子装置，将直流母线的直流电压逆变为工频正弦波电压，以实现稳定整个微电网交流母线电压和提供功率给交流负荷的重要作用。逆变器的输出电压的谐波对交流负荷有不利的影响，如：加速设备老化、缩短设备使用寿命、甚至损坏设备等。国标GB/T20321.1-2006规定：离网型风能、太阳能发电系统用逆变器的输出波形THD应小于或等于5％。

dq变换是一种将参考坐标自旋转电机的定子侧转移到转子侧的坐标变换，原用于同步电机的暂态分析，经多年的发展，主要应用在电能质量分析、无功补偿、逆变、电机调速等技术领域。在具体逆变器的控制中，dq变换常用于电网电压的数字锁相、控制环路检测变量(如：输出电压、输出电流、电感电流等)的坐标变换、正/负序分量提取等，是逆变器实现矢量控制的重要手段。采用基于dq变换的矢量变换可较少逆变器的变量耦合，简化逆变器的数学模型，提高逆变器的控制稳定性和精度。

大功率离网逆变器通常采用如图1所示拓扑电路和如图2所示的矢量控制方法，基于该矢量控制方法，可实现满载纯阻性负载或单相整流型负载下逆变器输出电压谐波分量达标逆变器输出电压THD小于5％，但在满载三相整流型负载下逆变器输出电压THD远大于5％。因此，常用的矢量控制方法并不满足三相整流型负载下大功率离网逆变器的要求。基于目前逆变器负载多数是单相小功率整流型负荷的考虑，现常见的处理方式是逆变器输出电压THD标准测试时只考虑纯阻负载和单相整流型负载，但是随着今后三相UPS、三相电机驱动器等三相整流型负载的快速发展和推广应用，逆变器的THD标准测试必将考虑三相整流型负载，逆变器的矢量控制方法也必须改进以满足逆变器技术发展的需要。

发明内容

为克服现有大功率离网逆变器矢量控制方法对三相整流型负载下逆变器输出电压THD控制效果不佳的缺点，本发明的目的之一在于提供一种减小三相整流型负载下逆变器输出电压THD的控制系统，其通过引入了5/7次谐波正确极性的前馈控制，能有效减小三相整流型负载下逆变器输出电压的THD。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种减小三相整流型负载下逆变器输出电压THD的控制系统，其包括：

输出电压反馈控制模块，用于将三相输出电压采样信号v_OA、v_OB、v_OC进行基频dq变换，得到dq坐标系下的电压反馈信号v_Od、v_Oq；所得的两个电压反馈信号v_Od、v_Oq分别与其参考值v_Odref、v_Oqref作比较，其差分别通过第一PI调节器控制后分别得到dq坐标系下的指令信号i_Cdref、i_Cqref；

输出电容电流反馈控制模块，用于将三相电感电流采样信号i_LA、i_LB、i_LC与三相输出电流采样信号i_OA、i_OB、i_OC分别作差，得到输出电容电流反馈信号i_CA、i_CB、i_CC；将得的输出电容电流反馈信号i_CA、i_CB、i_CC进行基频dq变换，得到dq坐标系下的基频反馈信号i_Cd、i_Cq；所得的两个基频反馈信号i_Cd、i_Cq分别与其指令信号i_Cdref、i_Cqref作比较，其差分别通过第二PI调节器控制后分别得到dq坐标系下的电容电流反馈控制信号v_Odreg1、v_Oqreg1；