[发明专利]一种链式SVG控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种链式SVG控制系统的控制方法，该链式SVG控制系统包括内环控制部分和外环控制部分，其中内环控制部分由依次连接的AD数据采样模块、内环数据变换模块、电流内环控制模块和前馈计算模块组成，由现场可编程门阵列FPGA进行控制；外环控制部分由外环数据读取模块、与外环数据读取模块连接的外环数据变换模块、与外环数据变换模块连接的外环控制算法模块以及锁相环SPLL模块组成，由数字信号处理器DSP进行控制；内环控制器部分和外环控制器部分采用DSP+FPGA异构多处理器并行控制计算架构；

所述内环控制部分的AD数据采样模块的输入端由采样数据送入数据，AD数据采样模块的输出端与内环数据变换模块的输入端相连接，内环数据变换模块的输出端与电流内环控制模块的输入端相连接，其电流内环控制模块同时接收外环的输出指令，电流内环控制模块的输出端与前馈计算模块的输入端相连接，同时前馈计算模块还接收外环输出的前馈指令，最终前馈计算模块将两部分数据进行计算输出最终的控制指令来控制链式SVG；

所述外环控制部分，外环数据读取模块的输入端与内环控制部分的AD数据采样模块相连接，外环数据读取模块的输出端与外环数据变换模块的输入端相连接，所述外环数据变换模块的输出端分别与锁相环SPLL模块和外环控制算法模块的输入端相连接，同时锁相环SPLL模块的输出端与外环控制算法模块的输入端相连接，外环控制算法模块输出外环指令和前馈指令，所述外环指令送入内环控制部分的电流内环控制模块，所述前馈指令送入内环控制部分的前馈计算模块；

其特征在于：所述控制方法包括内环控制部分和外环控制部分，具体实现步骤如下：

内环控制部分：

步骤1：首先内环控制部分的AD数据采样模块读取电压、电流采样数据，同时把读取到的数据存入队列数据结构中进行FIFO即先进先出队列缓存；

步骤2：内环数据变换模块对电压、电流采样数据进行数据变换，即对采样数据乘以电压、电流定标系数，把电压、电流采样原始数据转换为电压、电流单位控制量数据，计算公式如下：

Ua＝Sample_ua×Vs

Ub＝Sample_ub×Vs

Uc＝Sample_uc×Vs

其中，Sample_ua，Sample_ub，Sample_uc分别为三相电压采样原始数据，Ua，Ub，Uc分别为三相电压单位控制量数据，Vs为电压定标系数；

Ia_back＝Sample_ia×Cs

Ib_back＝Sample_ib×Cs

Ic_back＝Sample_ic×Cs

其中，Sample_ia，Sample_ib，Sample_ic分别为三相反馈电流采样原始数据，Ia_back，Ib_back，Ic_back分别为三相反馈电流单位控制量数据，Cs为电流定标系数；

步骤3：电流内环控制模块把转换后的电流单位控制量数据与外环输出的电流指令在静止坐标系ABC下进行电流内环控制调节量计算；

步骤4：前馈计算模块把电流内环控制调节量与外环输出的电网电压前馈值相加之后形成控制输出调制波指令并输出，其计算公式如下所示：

Ia_Mout＝Ia_out+Ua_forward

Ib_Mout＝Ib_out+Ub_forward

Ic_Mout＝Ic_out+Uc_forward

其中，Ia_out，Ib_out，Ic_out为三相控制器电流内环控制调节量，Ua_forward，Ub_forward，Uc_forward为三相电网电压前馈量，Ia_Mout，Ib_Mout，Ic_Mout为三相控制器输出调制波指令；

外环控制部分：

步骤1：外环数据读取模块读取采样数据，内环控制部分的AD数据采样模块把缓存在队列中的数据发送给外环数据读取模块；

步骤2：外环数据变换模块对电压、电流采样数据进行数据变换，变换方法同内环数据变换模块对电压、电流采样数据进行的数据变换，把采样原始数据转换为电压、电流单位控制量数据；

步骤3：锁相环SPLL模块根据采样的电网电压数据进行SPLL软锁相控制计算，输出锁相指令；

步骤4：外环控制计算，读取外环数据变换模块输出的直流母线电压单位控制量数据，根据直流母线电压的控制算法对直流母线电压进行计算，输出直流电压电流控制指令，同时根据电网电压、电感电流、公共母线电流并根据电流控制算法进行计算，输出外环的电流控制指令，该电流控制指令与直流电压电流控制指令相加产生外环控制指令，输出给内环控制器的电流内环控制模块以及电网电压前馈指令。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：内环控制部分步骤3所述的电流内环控制模块把转换后的电流单位控制量数据与外环输出的电流指令在静止坐标系ABC下进行电流内环控制调节量计算，具体的计算方法如下：

步骤1：输入外环输出的三相电流指令Ia_ref，Ib_ref，Ic_ref，以及三相反馈电流单位控制量数据Ia_back，Ib_back，Ic_back；

步骤2：三相控制误差计算，即三相电流指令减去三相反馈电流单位控制量数据，其计算公式如下所示：

Ia_error＝Ia_ref-Ia_back

Ib_error＝Ib_ref-Ib_back

Ic_error＝Ic_ref-Ic_back

其中，Ia_ref，Ib_ref，Ic_ref为三相电流指令，Ia_back，Ib_back，Ic_back为三相反馈电流单位控制量数据，Ia_error，Ib_error，Ic_error为三相控制误差输出量；

步骤3：三相控制比例P调节器计算，即对三相控制误差输出量Ia_error，Ib_error，Ic_error乘以比例调节系数K_P，其计算公式如下所示：

Ia_P＝Ia_error×K_p

Ib_P＝Ib_error×K_p

Ic_P＝Ic_error×K_p

其中，Ia_error，Ib_error，Ic_error为三相控制误差输出量，K_P为比例调节系数，Ia_P，Ib_P，Ic_P为三相控制比例P调节器输出量；

步骤4：三相控制准谐振R调节器计算，即对三相控制误差输出量Ia_error，Ib_error，Ic_error进行准谐振R调节器差分计算，其计算公式如下所示：

Ia_R(k)＝-A₁₅×Ia_R(k-1)-A₂₅×Ia_R(k-2)+B₀₅×Ia_error(k)+B₂₅×Ia_error(k-2)

Ib_R(k)＝-A₁₅×Ib_R(k-1)-A₂₅×Ib_R(k-2)+B₀₅×Ib_error(k)+B₂₅×Ib_error(k-2)

Ic_R(k)＝-A₁₅×Ic_R(k-1)-A₂₅×Ic_R(k-2)+B₀₅×Ic_error(k)+B₂₅×Ic_error(k-2)

其中，Ia_error(k)，Ib_error(k)，Ic_error(k)为三相控制误差当前输出量，Ia_error(k-2)，Ib_error(k-2)，Ic_error(k-2)为三相控制误差历史前2节拍输出量，Ia_R(k)，Ib_R(k)，Ic_R(k)为三相控制准谐振R调节器当前输出量，Ia_R(k-1)，Ib_R(k-1)，Ic_R(k-1)为三相控制准谐振R调节器历史前1节拍输出量，Ia_R(k-2)，Ib_R(k-2)，Ic_R(k-2)为三相控制准谐振R调节器历史前2节拍输出量，A₁₅，A₂₅，B₀₅，B₂₅为准谐振R调节器参数；

步骤5：三相控制器输出指令计算，即对三相控制比例P调节器输出量与三相控制准谐振R调节器当前输出量做相加计算并输出，其计算公式如下所示：

Ia_out＝Ia_P+Ia_R(k)

Ib_out＝Ib_P+Ib_R(k)

Ic_out＝Ic_P+Ic_R(k)

其中，Ia_P，Ib_P，Ic_P为三相控制比例P调节器输出量，Ia_R(k)，Ib_R(k)，Ic_R(k)为三相控制准谐振R调节器当前输出量，Ia_out，Ib_out，Ic_out为三相控制器输出指令调节量。