[发明专利]一种并网三相电压源变换器的不对称直接功率控制方法

摘要

本发明公开的并网三相电压源变换器(VSC)的不对称直接功率控制方法。通过采集三相电网电压和VSC的输入电流信号，计算VSC从电网输入的瞬时有功和无功功率，并利用一个比例谐振调节器调节瞬时有功、无功功率与给定有功、无功功率之间的误差信号，调节器的输出信号经过反馈补偿解耦后获得同步速旋转坐标系中的VSC输出参考电压信号，经空间矢量脉宽调制生成控制VSC运行状况的开关信号。本发明方法可消除电网电压不对称引起的直流母线电压和瞬时无功功率的两倍频波动，且无需进行正负序分量的分解，避免引入分解延时和误差，从而可提高电网不对称故障情况下VSC的动态响应和稳态运行能力。

主权项

1. 一种并网三相电压源变换器的不对称直接功率控制方法，其特征在于包括以下步骤：(i)利用单相电压霍尔传感器(3)采集直流母线电容(2)两端的直流母线电压信号Vdc；利用三相电压霍尔传感器(6)采集电网三相电压信号Usabc，利用三相电流霍尔传感器(7)采集三相电压源变换器VSC输入的流过滤波电感(5)的三相电流信号Isabc；(ii)利用不对称锁相环(20)检测三相电网电压信号Usabc的角频率信号ωs和相位信号θs；(iii)将采集得到的电网三相电压信号Usabc和VSC输入三相电流信号Isabc经过静止三相到二相坐标变换模块(8)，得到静止坐标系中包含正、负序分量的电网电压综合矢量Usαβ和VSC输出电流综合矢量Isαβ；(iv)将得到的静止坐标系中定子电压综合矢量Usαβ、VSC电流综合矢量Isαβ经过VSC有功、无功功率计算模块(9)得到VSC从电网输入的瞬时有功功率信号Pin和无功功率信号Qin；(v)将直流母线电压参考信号与采集得到的直流母线电压信号Vdc经过减法器计算得到直流母线电压误差信号，利用比例积分-谐振调节器(15)对得到的误差信号作比例-积分-谐振调节，调节器输出得到VSC有功功率参考信号(vi)将VSC输入的有功功率信号Pin和无功功率信号Qin与其参考有功功率信号和无功功率信号经过减法器计算得到VSC输入有功误差信号ΔPin和无功功率误差信号ΔQin；(vii)将得到的有功功率误差信号ΔPin和无功功率误差信号ΔQin通过比例谐振调节器(10)作比例-谐振调节；调节后的输出信号以及三相电网电压的角频率信号ωs经过反馈补偿解耦模块(11)实现同步速旋转坐标系中交-直轴间的交叉解耦和动态反馈补偿，获取同步速旋转坐标系中的VSC输出电压信号(viii)VSC输出电压信号经过输出电压限幅模块(12)，得到VSC输出电压参考信号(ix)利用反向同步速旋转坐标变换模块(13)和三相电网电压相位信号θs对VSC输出的电压参考信号进行坐标变换，获得脉宽调制模块(14)调制所需的静止坐标系中VSC输出电压参考信号该信号经过空间矢量脉宽调制后获得控制VSC运行的开关信号sa，sb，sc，控制三相全桥整流电路(1)中IGBT开关管的开通与关断。上述的不对称锁相环(20)检测三相电网电压信号Usabc的角频率信号ωs和相位信号θs，步骤如下：(i)利用反馈相位信号对三相定子电压信号Usabc进行正向同步速旋转坐标变换(16)，得到正转坐标系中含有直流量与两倍频2ωs交流量之和的电压综合矢量Usdq；(ii)将得到的正转坐标系中电压综合矢量Usdq的q轴分量Usq经过比例积分调节器(17)得到三相定子电压正序分量的频率ωs；(iii)将得到的频率信号ωs经过积分器(18)积分得到电压正序分量的相位信号θs；(iv)Usq经过两倍频2ωs谐振调节器(19)调节后的输出信号与电压正序分量的相位信号θs相加，得到反馈相位信号