[发明专利]电网畸变工况下高频链矩阵变换器非线性控制方法及系统

说明书

本公开提供了一种电网畸变工况下高频链矩阵变换器非线性控制方法及系统，获取高频链矩阵变换器的参量数据；根据获取的参量数据，得到输出功率参考值、无功功率直流分量的参考值、电网电压及其滞后信号在α轴和β轴上的分量，进而得到两相静止坐标系下含有不平衡分量的电网电流参考值；电网电流参考值分别经α轴和β轴非线性反步控制器，得到桥臂输入电流，根据桥臂输入电流得到调制比和输入电流矢量角度；根据调制比和输入电流矢量角度，结合双极性电流空间矢量调制，生成驱动高频链矩阵变换器的双向开关的脉冲控制信号；本公开兼顾电网平衡和不平衡工况，可同时抑制网侧电流畸变和直流侧二倍频波动，与传统不平衡工况下的控制策略相比具有更快的动态响应速度。

技术领域

本公开涉及高效功率变换系统先进控制技术领域，特别涉及一种电网畸变工况下高频链矩阵变换器非线性控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

目前新能源产业发展迅猛，V2G、储能、微电网等领域迎来蓬勃发展的浪潮。然而，目前上述领域功率变换部分常采用AC/DC+DC/DC两级拓扑结构，能量经过两级变换，不仅需要较多的电力电子开关管，导致驱动电路设计繁杂，而且直流母线电容体积庞大，使得效率和功率密度难以进一步提升。

发明人发现，高频链矩阵变换器是一种单级隔离AC-DC变换拓扑，能量仅经过单级变换、驱动设计简单、无需直流母线电容、可实现降压功能，具有效率高、功率密度高、可靠性高等优势，应用前景广阔。但在三相电网电压畸变，尤其是三相电网电压不平衡工况下，高频链矩阵变换器不仅在网侧产生电流畸变，降低了电能质量，而且在直流侧产生二倍频波动，降低了负载和系统可靠性。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种电网畸变工况下高频链矩阵变换器非线性控制方法及系统，兼顾电网平衡和不平衡工况，可同时抑制网侧电流畸变和直流侧二倍频波动，与传统不平衡工况下的控制策略相比具有更快的动态响应速度。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种电网畸变工况下高频链矩阵变换器非线性控制方法。

一种电网畸变工况下高频链矩阵变换器非线性控制方法，包括以下过程：

获取高频链矩阵变换器的参量数据；

根据获取的参量数据，得到输出功率参考值、无功功率直流分量的参考值、电网电压及其滞后信号在α轴和β轴上的分量，进而得到两相静止坐标系下含有不平衡分量的电网电流参考值；

根据电网电流参考值和α轴和β轴非线性反步控制器，得到桥臂输入电流，根据桥臂输入电流得到调制比和输入电流矢量角度；

根据调制比和输入电流矢量角度，结合双极性电流空间矢量调制，生成驱动高频链矩阵变换器的双向开关的脉冲控制信号。

进一步的，将输出电流误差值送入PI控制器得到输出电压参考值，将输出电压参考值与输出电流相乘，得到输出功率参考值。

进一步的，根据电网电压和电网电流的采样值，实时计算出无功功率实际值，将无功功率参考值与无功功率实际值作差后送入PI控制器，得到无功功率直流分量的参考值。

进一步的，采用二阶广义积分器获得电网电压信号及电网电压滞后信号在α轴和β轴上的分量。

进一步的，网侧有功功率的二次谐波分量为零，网侧瞬时无功功率的直流分量等于无功功率直流分量参考值，网侧瞬时有功功率的直流分量等于有功功率直流分量参考值。

进一步的，根据网侧瞬时有功功率的直流分量、电网电压在α轴上的分量、电网电压在β轴上的分量、电网电压滞后信号在α轴上的分量以及电网电压滞后信号在β轴上的分量，得到两相静止坐标系下的电网电流参考值分别在α轴和β轴上的分量。