[发明专利]一种电动汽车单相双向DC/AC变换器自适应控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子、自适应控制和计算机控制等技术领域，更具体地，涉及一种电动汽车单相双向DC/AC变换器自适应控制方法及其装置。

背景技术

随着大规模可再生分布式能源电力和电动汽车接入电网，电网的电源和负荷特性发生了显著的变化，电力系统的电力电子化特征越来越明显，给电网的安全稳定运行带来新的挑战。由于在电动汽车双向DC/AC变换器的设计阶段难以事先获得逆变器投运时所在电网的电网阻抗信息，并事先考虑到其它并网逆变器可能造成的影响，因此当电网中(特别是中低压配电网)电动汽车双向DC/AC变换器与电动汽车双向DC/AC变换器之间、电动汽车双向DC/AC变换器与电网之间，通过并网点(point of common coupling，PCC)发生交互作用时，可能引发电动汽车双向DC/AC变换器的谐波振荡，从而产生大量谐波，它轻则影响电网的电能质量，重则会危及电网的安全稳定运行。究其原因，主要是电动汽车双向DC/AC变换器的输出阻抗与并网点PCC的电网阻抗不匹配，引发DC/AC变换器的谐波振荡。

为了解决双向DC/AC并网装置在并网点PCC处与电网阻抗相互作用而引发的谐波振荡的问题，现有的解决办法通常可分为两类。其中一类是将双向并网装置和PCC处的网络阻抗作为一个整体，对整个系统进行稳定性分析；另外一类是对双向并网装置的阻抗进行单独建模，结合PCC处的电网阻抗信息，动态补偿双向并网装置的阻抗或相位裕度，以提高其稳定性和并网电能质量。但现有装置存在如下不足：(1)未能计及在线电网阻抗，装置中即使采用电压前馈相位补偿函数，也只是针对特定的网络参数和电路结构，从而导致当装置电路拓扑结构变化或电网参数变化较大时，其电压前馈相位补偿函数将不再符合要求，还是会出现谐波振荡问题；(2)自适应补偿装置大都是仅针对并网逆变器的逆变过程，不适用于双向DC/AC变换器。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术出现的上述问题，提供一种电动汽车单相双向DC/AC变换器自适应控制方法及其装置，通过车载双向DC/AC变换器获取PCC处实时的电网阻抗，并根据该实时阻抗，动态补偿双向DC/AC变换器的相角裕度，确保它不发生谐波振荡。

一种电动汽车单相双向DC/AC变换器自适应控制方法及其装置，其特征在于：包括LCL滤波电路、双向变换电路、电流控制环路、电压电流采样电路和电网阻抗在线测量模块、驱动电路、自适应控制模块、锁相环电路；其中电网阻抗在线测量模块主要是利用网侧电压、电流信息实时测量电网阻抗，自适应控制模块主要是利用电网阻抗信息实时计算电压前馈函数，实现实时动态补偿电动汽车双向DC/AC变换器的相位，提高电动汽车双向DC/AC变换器在弱电网下的自适应能力。

使用上述装置实现电动汽车单相双向DC/AC变换器自适应控制的方法，基本步骤如下：

(1)通过在电动汽车双向DC/AC变换器的电流控制环的给定输入处周期性地叠加一个PRBS扰动序列，以测量电网阻抗，其具体过程如下：步骤一，在电动汽车双向DC/AC变换器电流环控制器的电流给定输入端叠加周期性的PRBS扰动信号。其中，PRBS扰动信号的频率设定为电网基频50Hz，比特位数N可自定义在5-11之间的任意整数，可以根据测量精度的要求自行选择；PRBS扰动信号的幅值选择电动汽车双向DC/AC变换器额定输出电流的10％以下；

步骤二，电动汽车双向DC/AC变换器电流给定输入端叠加PRBS扰动信号的周期为0.1s，即本装置在并网并进行电网阻抗测量过程中，会有0.1s的时长进行PRBS扰动信号注入，接着0.1s的时长停止PRBS扰动信号的注入，使得电动汽车双向DC/AC变换器会周期地处于含扰动与无扰动的两个状态；

步骤三，分别采样在含扰动与无扰动时PCC点的输出电压和输出电流，并进行离散傅里叶分析取得电压和电流的频域序列，对频域序列进行矢量差值运算，取得各频率下的PRBS激励扰动和利用求得该时段各频率下的电网阻抗值；步骤四，该装置内置程序将步骤二和步骤三周期进行，不断实时地更新测量得到的电网阻抗频率特性，完成电网阻抗的在线辨识。

(2)利用谐波线性化方法建立电动汽车双向DC/AC变换器的小信号阻抗模型Z_k，然后根据实时测量的电网阻抗Z_g计算Z_g/Z_k＝1处的截止频率及对应的相位裕度，若相位裕度满足要求(45°-60°)，则无需进行相角补偿操作；否则根据最小相位补偿原则，计算出需要补偿的相位角的大小。