[发明专利]不平衡电网下LCL型PWM整流器的电流跟踪控制方法

说明书

本公开提供了一种不平衡电网下LCL型PWM整流器的电流跟踪控制方法，属于电力电子‑并网变流器控制技术领域；通过在静止坐标系下的电压延迟信号，计算变换器侧电感参考电流，间接跟踪并网电流；不需要电流或功率补偿，无需锁相环及电压电流正负序分解，实现了直流电压稳定、单位功率因数的基本目标，同时保证了并网电流正弦化，提高了电流质量，减小了CPU的运算量，对于整流器的数字化控制有很大的意义。

技术领域

本公开涉及电力电子-并网变流器控制技术领域，特别涉及一种不平衡电网下LCL型PWM整流器的电流跟踪控制方法。

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。

与传统的L型滤波器相比，LCL滤波器因具有体积小、高频抑制效果好的优势而广泛应用于并网PWM整流器。然而，滤波电容在电网和变换器之间引入延迟，增加了直接控制并网电流和功率的复杂度。此外，LCL滤波器存在的固有谐振频率会增加并网电流的谐波含量，必须通过适当的方法加以抑制。

发明人发现，在电网电压不平衡的情况下，因为存在负序电压，如果仅对正序量控制，并网电流会产生严重畸变。目前针对不平衡情况下的并网电流的跟踪控制方法主要有电压电流双闭环控制、直接功率控制和模型预测控制。然而，双闭环控制和直接功率控制均需要电压电流的正负序分解、锁相环和坐标旋转变换，运算量较大。基于有限集的模型预测控制虽然不需要载波调制和正负序分解，但为了使并网电流正弦化，仍然需要电网电压锁相和功率补偿，占用大量的计算资源，难以提高控制频率和精度。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种不平衡电网下LCL型PWM整流器的电流跟踪控制方法，在αβ两相静止坐标系下计算变换器侧电感参考电流，通过跟踪该电流参考值实现对并网电流间接跟踪，采用了一种改进的有源阻尼方法抑制了LCL滤波器的谐振尖峰，提高了并网电流质量；无需锁相环和电压电流的正负序分解，能够实现并网电流正弦化，并维持直流电压恒定和单位功率因数。

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不平衡电网下LCL型PWM整流器的电流跟踪控制方法。

一种不平衡电网下LCL型PWM整流器的电流跟踪控制方法，包括以下过程：

获取LCL滤波器的三相电网电压、电容电压和变换器侧电感电流，进行Clark坐标变换，得到αβ两相静止坐标系下的电压值和电流值；

根据有功功率参考值、电网电压αβ两相静止坐标系下的延迟信号和原始信号，得到初始参考电流；

利用二阶椭圆滤波器提取αβ两相静止坐标系下电容电压的高频分量，乘以预设比例系数后与初始参考电流相加，得到最终参考电流；

根据LCL滤波器离散化模型、最终的参考电流以及αβ两相静止坐标系下的电容电压和变换器侧电感电流，得到下一控制周期的期望电压矢量；

选取基本电压矢量组中距离期望电压矢量最近的基本电压矢量作为最优电压矢量，在下一控制周期产生用于整流器控制的PWM信号。

进一步的，将αβ坐标系下的电网电压延迟90电角度，得到电网电压αβ两相静止坐标系下的延迟信号。

进一步的，利用直流电压外环计算有功功率参考值。

更进一步的，有功功率参考值为PI调节器的输出与直流电压误差的乘积。

进一步的，利用二阶椭圆滤波器提取αβ两相静止坐标系下电容电压的高频分量，包括以下过程：

根据控制周期，利用具有陷波特性的离散化二阶IIR椭圆滤波器直接提取αβ坐标系下的电容电压的高频分量。