[发明专利]三电平NPC变流器的高抗扰快响应控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种三电平NPC变流器的高抗扰快响应控制系统及方法，包括：定义输入电流值在有功分量d轴上分量的虚拟控制量，对虚拟控制量经命令滤波器求导，根据求导结果、输出电压值和给定输出电压值，得到交流侧电压在有功分量d轴上的第一参考值；根据输入电流值在无功分量q轴上的分量和给定无功电流值，得到交流侧电压在无功分量q轴上的第二参考值；将第一参考值和第二参考值经调制后生成变流器开关控制信号。构建包括输出电压控制和无功电流控制的命令滤波反步控制系统，使输出电压和无功电流跟踪各自的参考值，通过引入命令滤波器取代传统反步控制方法通过计算得到虚拟控制量导数的方式，减小计算负担，实现全局大范围稳定。

技术领域

本发明涉及三电平NPC变流器控制技术领域，特别是涉及一种三电平NPC变流器的高抗扰快响应控制系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

充电系统是发展电动汽车必不可少的基础设施，得益于其高功率密度、低成本、高效率的优点，10kV直流充电系统已经成为研究和应用的热点，10kV直流充电系统的前端AC/DC变流器一般采用单相AC/DC变流器模块级联的方式。

单相三电平中性点钳位变流器(Neutral Point Clamped，NPC)是理想的10kV直流充电系统前端变流器级联模块拓扑之一，其优点有：功率开关电压应力低、电磁干扰小、低谐波等；对于前端的单相三电平NPC变流器，充电功率的可变会造成较大的负载扰动，从而影响直流母线电压调节性能，甚至危及系统稳定性，因此，其控制需求为良好的电压跟踪性能和抗干扰能力。

但是，发明人在研究中发现，由于传统的PI控制方法是基于线性模型，其很难保证单相三电平NPC变流器在大的运行范围内有优良的动态性能和稳定性，尤其是存在负载扰动时，直流母线电压波动大，恢复至稳态的时间较长，充电质量较低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种三电平NPC变流器的高抗扰快响应控制系统及方法，构建包括输出电压控制和无功电流控制的命令滤波反步控制系统，使输出电压和无功电流跟踪各自的参考值，通过引入命令滤波器取代传统反步控制方法通过计算得到虚拟控制量导数的方式，减小计算负担，实现全局大范围稳定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种三电平NPC变流器的高抗扰快响应控制系统，包括：

输出电压控制模块，用于定义输入电流值在有功分量d轴上分量的虚拟控制量，对虚拟控制量经命令滤波器求导，根据求导结果、输出电压值和给定输出电压值，得到交流侧电压在有功分量d轴上的第一参考值；

无功电流模块，用于根据输入电流值在无功分量q轴上的分量和给定无功电流值，得到交流侧电压在无功分量q轴上的第二参考值；

调制模块，用于将第一参考值和第二参考值经调制后生成变流器开关控制信号。

第二方面，本发明提供一种三电平NPC变流器的高抗扰快响应控制方法，包括：

定义输入电流值在有功分量d轴上分量的虚拟控制量，对虚拟控制量经命令滤波器求导，根据求导结果、输出电压值和给定输出电压值，得到交流侧电压在有功分量d轴上的第一参考值；

根据输入电流值在无功分量q轴上的分量和给定无功电流值，得到交流侧电压在无功分量q轴上的第二参考值；

将第一参考值和第二参考值经调制后生成变流器开关控制信号。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第二方面所述的方法。