一种基于输出反馈解耦的PWM变流器低开关频率控制方法，属于PWM变流器控制方法。该方法采用双闭环控制，锁相环单元获得电网电压矢量角θ以实现坐标变换；电压外环控制PWM变流器直流侧电容电压，其输出得到的网侧电流d轴的给定值与网侧电流q轴给定值共同作为电流内环的输入；电网电压ed、eq先减去电流内环得到的参考电压和再减去输出反馈解耦单元得到的解耦补偿电压uofd、uofq，其结果作为调制电压和最后由空间矢量脉宽调制得到驱动变流器的功率器件控制信号sabc。本发明专利技术的输出反馈解耦单元，能在低开关频率时消除由于延时引起的系统耦合，在系统稳态、负载突变以及电压突变情况下都能取得较好的解耦控制，提高了系统的控制性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种PWM变流器控制方法，特别是一种基于输出反馈解耦的PWM变流 器低开关频率控制方法。
技术介绍
PWM变流器具有较高的电能转换效率，可实现功率双向流动，已被广泛地应用在金 属乳制、矿井提升、船舶推进、机车牵引等领域。但随着器件电压升高、功率加大，开关损耗 随之增加，为提高装置的输出功率，可降低功率器件的开关频率。当开关频率降低时，采样 延时以及PWM发波延时在dq坐标系下控制时会引入严重的交叉耦合，而常规的前馈解耦已 无法满足系统的动态解耦需求。因此，低开关频率下PWM变流器的高性能控制问题亟需解 决。 目前，针对该问题的解决方法有：PI调节器参数的整定、在静止坐标系下采用PR 调节器、在静止坐标系下采用模型预测控制、在旋转坐标系下采用串联解耦控制器。PI调节 器参数的整定提高了系统的动态性能，但该方法在旋转坐标系下进行控制并没有消除系统 的耦合。在静止坐标系下采用PR调节器，此时耦合问题将不存在，但其动态性能无法与带 解耦环节的PI调节器相媲美。在静止坐标系下采用模型预测控制，同样不存在耦合，但该 方法存在开关频率波动的问题。在旋转坐标系下采用串联解耦控制器，消除了系统的耦合， 但该方法采用串联零极点对消，依赖于系统的参数。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对现有技术不足，提供一种基于输出反馈解耦的PWM变流器 低开关频率控制方法，解决在低开关频率时由于延时导致系统耦合严重的问题，提高系统 的控制性能。 本专利技术的目的是这样实现的：该低开关频率下PWM变流器控制方法包括七个步 骤：1、电网电压、网侧电流采样及Clark变换；2、电网电压矢量角的获取并对电网电压、网 侧电流进行Park变换；3、直流侧电容电压采样及定直流电压外环控制；4、电流内环控制； 5、输出反馈解耦及解耦补偿电压的获取；6、调制电压的获取；7、PWM信号的产生； 具体步骤如下： 步骤一、采样三相电网电压ea、eb、e。和网侧电流i a、ib、i。，经过Clark变换分别得 到两相静止坐标系下电网电压e。、ee和网侧电流i。、ie; 步骤二、通过锁相环（7)获得电网电压矢量角Θ，利用电压矢量角Θ对两相静止 坐标系下电网电压ea、ep及网侧电流i α、ip进行Park变换，得到同步旋转坐标系下电网 电压的d、q分量ed、eq和网侧电流的d、q分量i d、iq; 步骤三、采样直流侧电容电压ud。，通过定直流电压外环控制单元（8)得到网侧电 流d轴分量的给定值^ ,并且把网侧电流q轴分量的给定值<设为0 ; 步骤四、由电流内环控制单元（10)得到PI调节器输出参考电压的d、q分量和 "Oij ; 步骤五、将由步骤2得到的网侧电流的d、q分量id、iq，送给输出反馈解耦单元 (9)，从而得到解耦补偿电压d、q分量Uc]fd、Uc]fq; 步骤六、电网电压ed、eq减去由步骤5得到解耦补偿电压u咖、、，再减去步骤4得 至_'和<得到调制电压的d、q分量g和心调制电压乂和<经过Park反变换和Clark反 变换得到最终的调制电压《_】、_Μ:Γ; 步骤七、采用空间矢量脉宽调制（11)得到驱动PWM变流器桥臂的功率器件控制信 ^ ^abc ° 所述电网电压、网侧电流采样及Clark变换的过程： 步骤1. 1利用交流网侧的电压传感器通过A/D转换采样三相电网电压ea、eb、ec， 并通过Clark变换得到两相静止坐标系下电网电压ea、e{!; 步骤1.2利用交流网侧的电流传感器通过A/D转换采样电网侧电流ia、i b、i。，并 通过Clark变换得到两相静止坐标系下网侧电流i α、i e。 所述电网电压矢量角的获取并对电网电压、网侧电流进行Park变换过程： 步骤2. 1利用锁相环（7)反馈得到的电网电压矢量角Θ，对两相静止坐标系下电 网电压ea、ep进行Park变换，得到同步旋转坐标系下电网电压的d、q分量e d、eq; 步骤2. 2将给定量4(0￥)与检测得到的电网电压q轴分量eq相减，通过PI调节 器，再加上角速度314rad/s，通过一个积分器后以2 π取模，得到电网电压矢量角Θ ; 步骤2. 3利用步骤2. 2得到的电压矢量角Θ对两相静止坐标系下网侧电流i α、 ip进行Park变换，得到同步旋转坐标系下网侧电流的d、q分量i d、iq。 所述直流侧电容电压采样及定直流电压外环控制过程： 步骤3. 1利用直流侧电压传感器通过A/D转换采样得到直流侧电容电压ud。； 步骤3. 2用直流电压的给定值'减去步骤3. 1得到的直流侧电容电压叫。，经过PI 调节器得到同步旋转坐标系下网侧电流d轴分量的给定值 步骤3. 3网侧电流q轴分量的给定值?〖设为0。 所述电流内环控制过程： 步骤4. 1将由步骤3. 2得到网侧电流的d轴分量的给定值减去由步骤2. 2得到 网侧电流的d轴分量id，经过PI调节器得到PI调节器输出参考电压的d轴分量Η: 步骤4. 2将由步骤3. 3得到网侧电流的q轴分量的给定值《减去由步骤2. 2得到 网侧电流的q轴分量iq，经过PI调节器得到PI调节器输出参考电压的q轴分量乂<!。 所述输出反馈解耦及解耦补偿电压的获取的过程： 步骤5. 1将由步骤2. 2得到的同步旋转坐标系下网侧电流的d、q分量id、iq送给 输出反馈解親单元（9)，从而得到解親补偿电压d、q分量ιι^、ιι_。 所述调制电压的获取过程： 步骤6. 1将由步骤2. 1得到的电网电压ed、eq先减去由步骤5. 2得到的解耦补偿 电压u# 11_，再减去由步骤4获得的心_、<，得到调制电压的d、q分量《〗和< ; 步骤6. 2将由步骤6. 1得到的以和4经过Park反变换得到两相静止坐标系下的控 制电压和》^ 步骤6. 3将由步骤6. 2得到的控制电压'和<，经过Clark反变换得到终的调制电 ΠΤ * 米 . \U'% > Uc :q 所述PWM信号的产生过程： 步骤7. 1采用空间矢量脉宽调制（SVPWM)得到驱动PWM变流器桥臂的功率器件控 制信号sab。。 有益效果，由于采用了上述方案，该方法采用双闭环控制，锁相环单元获得电网电 压矢量角Θ以实现坐标变换；电压外环控制PWM变流器直流侧电容电压，其输出得到的网 侦_流d轴的给定值'与网侧电流q轴给定值<共同作为电流内环的输入；电网电压ed、eq先减去电流内环得到的参考电压和w；；，再减去输出反馈解耦单元得到的解耦补偿电压 u^、urfq，其结果作为调制电压&和 最后由空间矢量脉宽调制得到驱动变流器的功率器 件控制信号sab。。 优点：本专利技术的输出反馈解耦单元，能在低开关频率时消除由于延时引起的系统 耦合，在系统稳态、负载突变以及电压突变情况下都能取得较好的解耦控制，提高了系统的 控制性能。【附图说明】 图1为本专利技术的基于输出反馈解耦的PWM变流器控制结构。 图2为本专利技术的输出反馈解耦结构图。 图3为本专利技术的电流控制系统的结构图。 图4为本专利技术的两电平PWM变流器的拓扑结构图。 图5为本专利技术的开关频率fsw= 1kHz时，G。(s)和G'。(s)的主通道和耦合通道的 频率特性。 图6为本专利技术的输出反馈控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于输出反馈解耦的PWM变流器低开关频率控制方法，其特征在于：该低开关频率PWM变流器控制方法共有七个步骤，包括：1、电网电压、网侧电流采样及Clark变换；2、电网电压矢量角的获取并对电网电压、网侧电流进行Park变换；3、直流侧电容电压采样及定直流电压外环控制；4、电流内环控制；5、输出反馈解耦及解耦补偿电压的获取；6、调制电压的获取；7、PWM信号的产生；具体步骤如下：步骤一、采样三相电网电压ea、eb、ec和网侧电流ia、ib、ic，经过Clark变换分别得到两相静止坐标系下电网电压eα、eβ和网侧电流iα、iβ；步骤二、通过锁相环(7)获得电网电压矢量角θ，利用电压矢量角θ对两相静止坐标系下电网电压eα、eβ及网侧电流iα、iβ进行Park变换，得到同步旋转坐标系下电网电压的d、q分量ed、eq和网侧电流的d、q分量id、iq；步骤三、采样直流侧电容电压udc，通过定直流电压外环控制单元(8)得到网侧电流d轴分量的给定值并且把网侧电流q轴分量的给定值设为0；步骤四、由电流内环控制单元(10)得到PI调节器输出参考电压的d、q分量和步骤五、将由步骤2得到的网侧电流的d、q分量id、iq，送给输出反馈解耦单元(9)，从而得到解耦补偿电压d、q分量uofd、uofq；步骤六、电网电压ed、eq减去由步骤5得到解耦补偿电压uofd、uofq，再减去步骤4得到的和得到调制电压的d、q分量和调制电压和经过Park反变换和Clark反变换得到最终的调制电压步骤七、采用空间矢量脉宽调制(11)得到驱动PWM变流器桥臂的功率器件控制信号sabc。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王颖杰，伍小杰，王文超，柴玉硕，左慧芳，陈想，许贺，李炎，刘海媛，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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