[发明专利]基于小容量高频负序模块的三相并网变流器电流对称控制电路

说明书

本发明公开了基于小容量高频负序模块的三相并网变流器电流对称控制电路，它是由一台大容量的低频功率模块、一台小容量高频负序模块以及滤波电感L和线路的寄生电阻R组成；所述的两个三相变流器模块通过隔离变压器输出的绕组串联接入电网。本发明采用双频控制的复合式三相并网变流器，在三相网压不对称情况下，通过正负序分量独立控制，实现网侧电流对称控制和直流母线电压的稳定，克服传统并网变流器不对称电流控制的二者难以兼顾的弱点，在大功率整流、大容量交流传动以及大容量新能源发电场合有着广阔应用前景。

技术领域

本发明涉及控制电路，具体涉及一种基于小容量高频负序模块的三相并网变流器电流对称控制电路。

背景技术

三相并网变流器是新能源发电系统、大容量交流调速等大功率变换系统的核心部件，其并网接入点容易出现三相电网电压幅值不对称，相位角延迟或超前等不平衡情况，根据三相系统的对称分量分析，不平衡电压可以表示成正序电压，负序电压，零序电压之和，其中正序电压，负序电压都可以看做是平衡电压，可以用同样的控制策略来消除电流谐波。但传统的三相并网变流器电流控制策略只考虑正序平衡电压的控制，而负序电压的存在会导致三相电流中产生负序电流，负序电流和正序电流叠加，会使电流不平衡，严重时会损坏并网变流器等相关设备。根据功率平衡理论，负序电流和正序电压的乘积，会导致直流侧输入功率中含有二次有功谐波，同样输出功率中含有二次有功谐波，表现在直流母线电压上就是电压值不稳定，围绕着设定电压值上下波动，波动频率二倍于电网电压频率，而直流母线含有二次谐波时，当采用两相同步参考坐标下的控制方式时，会使电流的设定值中存在二次谐波，反过来又会对直流母线产生不利影响，最终使得进网电流中含有和直流母线电压对应次数的谐波成份，降低进网电流质量。

当前对于三相网压不平衡的控制策略主要分为两类，第一类以进网电流对称为目标的电流控制策略，将三相不平衡电压通过对称分量法，将正序和负序分量分离，用两套控制系统分别控制正序电流和负序电流，并将负序电流控制为零，从而实现网侧电流对称控制目的，该类方案控制较为复杂，且在实现交流电流对称控制时，会出现直流侧母线存在偶次谐波的脉动功率，影响网侧电流波形质量；第二类是以直流母线电压为优先控制量的直接功率控制策略，根据瞬时功率平衡理论，计算三相并网变流器的有功功率、无功功率以及二次脉动功率与控制系统的正负序直轴、交轴电流指令以及变流器的输出交轴直轴分量的函数关系，计算出网侧电流的指令信号，并将系统二次脉动功率和无功功率控制成零，从而实现直流母线电压稳定的电流控制策略。总之在三相电压不对称的情况下，当前的三相并网变流器电流控制策略难以兼顾网侧电流对性和直流母线电压稳定控制。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于小容量高频负序模块的三相并网变流器电流对称控制电路，用于三相逆变器电网接入点的三相电网电压不对称时控制进网三相电流保持对称且保证网侧电流良好正弦度。

本发明的技术解决方案是：该基于小容量高频负序模块的三相并网变流器电流对称控制电路由一台大容量的低频功率模块、一台小容量高频负序模块以及滤波电感L和线路的寄生电阻R组成，大容量的低频功率模块工作于低频PWM方式用于向电网传递有功功率，低频工作保证整个并网变流器系统的功率变换效率，小容量高频负序模块工作于高频PWM方式，能够适时可靠的发生和电网电压中负序分量匹配的三相电压，该小容量高频负序模块直流侧采用和大容量的低频功率模块隔离的供电方式，且从能量角度看它是无功的不会对整个并网变流器的有功功率产生影响，滤波电感L用以抑制三相变流器PWM开关产生的谐波，提高进网电流的质量；所述的大容量的低频功率模块、小容量高频负序模块通过隔离变压器输出的绕组串联接入电网。