[发明专利]一种基于两相静止坐标系的三相电压源型整流器直接功率控制方法

说明书

本发明公开了一种基于两相静止坐标系的三相电压源型整流器直接功率控制方法，该方法可在保持直流侧电容电压稳定的前提下，在两相静止坐标系下分别对系统输出的有功功率和无功功率进行直接控制，快速响应系统的有功功率和无功功率需求；无需提取电网电压的矢量角信息，在电网电压出现三相不平衡时仍能实现准确定向。因此，本发明可应用在三相电压源型整流器出现的场合，能够有效地应对电网电压的畸变。

技术领域

本发明属于整流器控制技术领域，具体涉及一种基于两相静止坐标系的三相电压源型整流器直接功率控制方法。

背景技术

随着现代电力电子技术的发展，三相电压源型整流器已具备电网侧电流正弦化且可单位功率因数运行、能量双向传输等优点。因此，该整流器被广泛应用在不间断电源UPS(Uninterruptable Power Supply)、交流调速、风力发电和光伏发电等新能源领域。对于三相电压型整流器来说，并网控制是基本要求，其控制性能的优劣直接影响到整流器的应用。现有的整流器并网控制技术主要有电压定向控制(Voltage Oriented Congtrol)、虚拟磁链定向控制(Virtual-flux Oriented Control)、直接功率控制(Direct Power Control)和预测直接功率控制(Predictive Direct Power Control)等。电压定向控制和虚拟磁链定向控制是基于对电流的间接控制，其控制性能取决于电流环所采取的控制策略。直接功率控制具有高动态性能、控制方法简单、容易实现等优点，因此被国内外的学者和专家广泛关注并深入研究。

目前，基于开关表的直接功率控制方案，虽然具备很高的动态性能和鲁棒性等优点，但其开关频率不固定，所需要的采样频率较高。基于电网电压定向或虚拟磁链定向的直接功率控制都需要通过锁相环技术来获取相应的位置信号，当三相电网电压不平衡或电流畸变时，会严重影响定向的精度，进而影响整流器的控制性能。

发明内容

针对现有技术所存在的技术问题，本发明提供了一种基于两相静止坐标系的三相电压源型整流器直接功率控制方法。该方法在两相静止坐标系下实施，无需通过锁相环来提取电网电压矢量角的信息，因此在三相电网电压平衡和不平衡的条件下，均能实现对整流器输出有功功率和无功功率的直接控制。

为解决上述技术问题，本发明所采用的的技术方案是：一种基于两相静止坐标系的三相电压源型整流器直接功率控制方法，包括如下步骤：

(1)分别采集三相电压源型整流器的直流侧电容电压u_dc、三相电网电压e_sa、e_sb和e_sc、三相电网电流i_sa、i_sb和i_sc；

(2)根据Clarke变换矩阵，分别计算三相电网电压在两相静止坐标系下的α轴分量e_sα和β轴分量e_sβ、三相电网电流在两相静止坐标系下α轴分量i_sα和β轴分量i_sβ；

(3)直流侧电容电压给定值的平方与直流侧电容电压u_dc的平方之间的差值，经PI控制器调节后得到有功功率的给定值P^*，无功功率的给定值Q^*按照系统需要设定；

(4)根据瞬时功率理论，利用三相电网电压的αβ轴分量e_sα、e_sβ和三相电网电流的αβ轴分量i_sα、i_sβ，计算出整流器输出的实际有功功率P和无功功率Q；

(5)三相电压源型整流器有功功率的给定值P^*与实际有功功率P之间的差值，经PI控制器调节后，再添加上无功功率的解耦分量ω_sLQ，计算出中间变量x；