[发明专利]单相双向变流器控制系统

摘要

本发明公开了一种单相双向变流器控制系统，工作状态设置模块根据单相双向变流器当前的运行参数判定下一时刻的有功功率参考值和无功功率参考值；运行参数采集模块采集交流侧的电压和电流，通过移相模块移相后由功率计算模块计算出交流侧的有功功率和无功功率；鲁棒下垂控制模块根据有功功率参考值和无功功率参考值对有功功率和无功功率进行鲁棒下垂控制，计算得到交流侧参考电压；参考电流生成模块根据交流侧参考电压和单相双向变流器的等效阻抗计算得到交流侧参考电流；电流控制器根据交流侧参考电流和交流侧电流生成用于产生PWM波的调制电压信号，输出至PWM波信号发生器。本发明实现了整流、逆变双向变流的统一控制，并提高了控制的鲁棒性。

主权项

一种单相双向变流器控制系统，其特征在于，包括工作状态设置模块、运行参数采集模块、移相模块、功率计算模块、鲁棒下垂控制模块、参考电流生成模块、电流控制器和PWM波信号发生器，其中：工作状态设置模块采集直流储能单元的当前容量So、电网交流侧的频率偏移量Δf和当前有功功率参考值Pref，判定得到下一时刻有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref发送给鲁棒下垂控制模块，判定方法的具体步骤为：S1：如果So＜λSoc，λ表示比例系数，进入步骤S2，否则进入步骤S3；S2：如果Δf＜‑Tmax，Tmax表示频率偏移量绝对值的最大值，进入步骤S8，否则进入步骤S9；S3：如果λSoc≤So＜Soc，进入步骤S4，否则进入步骤S7；S4：如果Pref＞0，进入步骤S5，否则进入步骤S6；S5：如果Δf＞Tmax，进入步骤S9，否则进入步骤S10；S6：如果Δf＜‑Tmax，进入步骤S10，否则进入步骤S9；S7：如果Δf＜‑Tmax，进入步骤S10，否则进入步骤S8；S8：令单相双向变流器工作在待机状态，有功功率参考值Pref＝0，无功功率参考值Qref＝0；S9：令单相双向变流器工作在整流状态，有功功率参考值Pref＝‑P0，P0为大于零的常数，无功功率参考值Qref＝0；S10：令单相双向变流器工作在逆变状态，有功功率参考值Pref＝P0，根据预设的功率因素和有功功率参考值Pref计算无功功率参考值Qref＝Q0；运行参数采集模块采集单相双向变流器交流侧的电压u和电流i，将电压u发送给移相模块、鲁棒下垂控制模块和参考电流生成模块，将电流i发送给移相模块和电流控制器；移相模块将接收到的电压u和电流i分别移相90°，构造出αβ静止坐标系下的电压uα、uβ和电流iα、iβ，发送给功率计算模块；功率计算模块将电压uα、uβ和电流iα、iβ经过Park变换得到dq旋转坐标系下的电压分量ud、uq和电流分量id、iq，计算出虚拟的三相无功功率Q1和有功功率P1，计算得到交流侧的无功功率Q＝Q1/3和有功功率P＝P1/3，将无功功率Q和有功功率P发送给鲁棒下垂控制模块；鲁棒下垂控制模块根据工作状态设置模块发送的有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref，运行参数采集模块发送的交流侧电压u，以及功率计算模块发送的无功功率Q和有功功率P，计算得到单相变流器交流侧参考电压e的幅值E和相角将交流侧参考电压e发送给参考电流计算模块；E和的计算公式分别为：E＝∫(ke(Uref‑Urms)‑kQ(Qref‑Q))其中，Uref表示交流侧电压额定有效值，Urms表示根据交流侧电压u计算得到的交流侧电压有效值，ke表示比例系数，kQ表示无功下垂系数，ωref表示交流侧额定角频率，kP表示有功下垂系数；参考电流生成模块接收运行参数采集模块发送的交流侧电压u和鲁棒下垂控制模块发送的交流侧参考电压e，计算得到交流侧参考电流iref，发送给电流控制器；交流侧参考电流iref的计算公式为：iref=∫e-u-RirefL]]>其中，Z＝R+jωL为单相双向变流器控制系统的等效阻抗；电流控制器接收运行参数采集模块发送的交流侧电压i和参考电流计算模块发送的参考电流iref，生成用于产生PWM波的调制电压信号ur，输出至PWM波信号发生器；PWM波信号发生器根据调制电压信号ur产生PWM波，经驱动电路来控制单相双向变流器开关管的导通与关断。