[发明专利]用于电力电子变流器的混合型相位同步控制器及控制方法

权利要求书

1.一种用于电力电子变流器的混合型相位同步控制器，所述电力电子变流器接入电网系统内，其特征在于，所述混合型相位同步控制器的输入端与电网系统连接、输出端与电力电子变流器连接；

所述混合型相位同步控制器包括混合同步外环控制器、电压控制器、限流型电流控制器和脉冲调制器，其中，电压控制器的输入端与混合同步外环控制器的输出端连接，限流型电流控制器的输入端与电压控制器的输出端连接，脉冲调制器的输入端与限流型电流控制器的输出端连接，脉冲调制器的输出端与电力电子变流器连接；

所述混合同步外环控制器用于检测电力电子变流器输出的有功功率、无功功率和电压，从而得到电力电子变流器控制坐标系中d轴的相位角和输出电压的d轴分量；

所述电压控制器用于根据混合同步外环控制器输出的控制坐标系中d轴的相位角和输出电压的d轴分量，从而得到输出电流d轴和q轴的参考值；

所述限流型电流控制器用于根据输出电流的d轴和q轴的参考值、实测的电力电子变流器输出电流d轴和q轴值以及电力电子变流器注入电网电流的最大容许幅值，从而产生脉冲调制器所需的参考电压的d轴和q轴参考值；所述限流型电流控制器包括逻辑判断器，逻辑判断器的逻辑判断采用如下公式：

其中，分别表示电压控制器输出的d轴、q轴电流参考值；i_dref、i_qref分别表示选择器的输出电流d轴和q轴参考值；I_M为电力电子变流器注入电网电流的最大容许幅值；P^*为有功功率参考值；k为裕度系数，1.2≤k≤1.5，P_M为有功功率限幅值，计算如式(2)，E_d为实测输出电压在d轴上的值：

所述脉冲调制器用于根据所需的参考电压的d轴和q轴参考值，从而产生触发脉冲控制电力电子变流器的开关管。

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述混合同步外环控制器包括功率同步环和无功环，所述功率同步环用于得到电力电子变流器控制坐标系中d轴的相位角，所述无功环用于得到输出电压的d轴分量。

3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述功率同步环包括有功功率同步环和交流电压同步环，所述有功功率同步环包括加法器一(1)、有功功率调节器(2)、加法器二(3)和积分器(4)，所述交流电压同步环包括Park变换器(5)和电压调节器(6)；所述有功功率调节器(2)的输入端与加法器一(1)的输出端连接、输出端连接至加法器二(3)的输入端，加法器二(3)的输出端与积分器(4)的输入端连接，积分器(4)的输出端与Park变换器(5)的输入端连接，Park变换器(5)的输出端连接至电压调节器(6)的输入端，电压调节器(6)的输出端连接至加法器二(3)的输入端；所述加法器一(1)用于根据输入的有功功率参考值P^*和实测有功功率值P从而得到有功功率偏差值，所述有功功率调节器(2)用于处理加法器一(1)产生的有功功率偏差值从而得到有功锁相的角频率偏差值Δω₁，所述Park变换器(5)用于根据输入的实测电压值u_s和有功功率同步环输出的参考相角值从而得到q轴电压值，所述电压调节器(6)用于根据Park变换器(5)输出的q轴电压值从而得到电压锁相的角频率偏差值Δω₂，所述加法器二(3)用于对有功锁相的角频率偏差值Δω₁、电压锁相的角频率偏差值Δω₂以及角频率参考值ω₀进行做和，再通过积分器(4)累加处理后得到参考相角值θ。

4.根据权利要求2或3所述的控制器，其特征在于，所述无功环包括加法器三(7)、无功功率调节器(8)和加法器四(9)，所述加法器三(7)的输出端与无功功率调节器(8)的输入端连接，无功功率调节器(8)的输出端与加法器四(9)的输入端连接；所述加法器三(7)用于根据无功功率参考值Q^*和输入实测无功功率值Q从而得到无功功率偏差值，所述无功功率调节器(8)用于处理无功功率偏差值从而得到电压偏差值，所述加法器四(9)用于对电压偏差值与输出电压有效值的参考值做和，从而输出电压控制器的d轴电压参考值E_dref。