[发明专利]电网电压不对称时的逆变器无交流电压传感器控制方法

摘要

一种电网电压不对称时的逆变器无交流电压传感器控制方法。首先利用二阶广义积分器对特定频率交流信号的无差跟随特性构建正交滤波器，采用该正交滤波器构建不对称电网电压条件下三相并网逆变器的电压观测器。在两相静止坐标系下，以测量得到的电网侧电流信号与逆变器控制器输出桥端电压参考信号作为电压观测器的输入，对电网电压进行观测。然后基于正交滤波器输出量进行正负序分离，从而使正负序分离与电网电压观测同步进行。最后结合三相并网逆变器在两相静止坐标系下的PR控制，并采用负序补偿算法，实现逆变器在电网电压不对称条件下的无交流电压传感器控制。

主权项

1.一种电网电压不对称时的逆变器无交流电压传感器控制方法，其特征在于：所述控制方法首先基于二阶广义积分器构建可变频率正交滤波器，然后基于该正交滤波器构建适用于不对称电网电压条件下的三相并网逆变器的电压观测器；在两相静止坐标系下，以测量得到的电网侧电流信号与逆变器控制器输出桥端电压参考信号作为电压观测器的输入，对电网电压进行观测；然后基于所述可变频率正交滤波器的输出量进行正负序分离，使正负序分离与电网电压观测同步进行；将所述的电压观测器和正负序分离方法应用于三相并网逆变器的控制器中，结合在两相静止坐标系下的PR控制，并采用负序补偿算法，实现逆变器在电网电压不对称时的无交流电压传感器控制；所述可变频率正交滤波器中包括输入输出信号、滤波器增益系数、二阶广义积分器、输出反馈部分；滤波器输入信号为v，滤波器的输出信号和是一对正交信号，与v同相位，比v滞后90°，同时作为输出反馈信号，滤波器增益系数为k；ω_v为待观测交流信号的角频率，为可变量，通过对电网电压频率信息的观测获得；交流输入信号v进入滤波器后，与反馈的输出信号的偏差，经过滤波器增益系数k，然后进入二阶广义积分器，频率输入信号也进入二阶广义积分器，二阶广义积分器输出为和基于所述的可变频率正交滤波器构建适用于电网电压不对称条件的电压观测器，对交流电网电压进行观测的方法如下：电压观测器的输入为i_αβ和v_αβ，其中i_αβ为测量得到的逆变器交流侧电流在两相静止坐标系的分量，v_αβ为逆变器控制器输出的桥端控制电压在两相静止坐标系的分量；电压观测器的输出为和其中为观测的电网电压在两相静止坐标系的分量，为的正交量；逆变器交流侧电流在两相静止坐标系的分量i_αβ和逆变器控制器桥端控制电压在两相静止坐标系的分量v_αβ分别进入所述的可变频率正交滤波器，得到输出的和和其中为逆变器交流侧电流在两相静止坐标系分量的观测量，的正交量，为变器控制器输出的桥端控制电压在两相静止坐标系分量的观测量，为的正交量，然后基于三相并网逆变器的以下数学模型推导得到电网电压在两相静止坐标系的分量及其正交量该电压观测器在电网电压不对称条件下进行频率自适应控制时，需要对电网电压的正序分量进行锁相，并得到正序频率；在一般情况下将正序频率设为工频，即100π；基于所述适用于电网电压不对称条件的电压观测器的输出量和对观测得到的电网电压采用延迟法进行正负序分离，延迟时间为1/4周期；电网电压在两相静止坐标系分量的正交量滞后于电网电压在两相静止坐标系的分量90°，在稳态时相当于延迟了1/4周期；将所述的电压观测器以及正负序分离方法应用于三相并网逆变器在αβ坐标系下的PR控制器，结合负序补偿算法实现逆变器在电网电压不对称条件下的无电压传感器控制的方法如下；所述PR控制器包括基于PI的功率外环和基于PR的电流内环和PWM调制，其中功率外环包括直流侧电压外环和无功功率外环，分别用于控制直流侧电压和无功功率，直流侧电压外环输出逆变器控制的有功参考电流，无功功率外环输出逆变器控制的无功参考电流；电流内环为αβ两相静止坐标系下的PR控制器；电压观测器输出的电网电压在两相静止坐标系的分量一方面用于计算得到三相并网逆变器的实际无功功率值，作为无功功率外环的反馈值；另一方面，电网电压在两相静止坐标系的分量及其正交量用于电网电压的正负序分离，得到电网正序电压用于dq坐标系到αβ坐标系的坐标变换，将功率外环PI控制器输出的dq坐标系下的电流参考值变换为αβ两相静止坐标系下的电流参考值；结合电网电压不对称条件下的负序电流补偿控制，实现三相并网逆变器在电网电压不对称时的无交流电压传感器控制。