抑制三相LCL型并网变换器整流启动冲击电流的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制三相LCL型并网变换器整流启动冲击电流的控制方法，并且该控制方法在弱电网下也能使系统具有较好的稳定性。通过检测交流侧滤波电容电压，作为解耦双同步锁相环的同步电压，解耦双同步锁相环输出滤波电容电压d轴基波正序分量，与滤波电容电压一起作为前馈分量，增加至并网变换器电流环中。从而提高了LCL型并网变换器启动控制性能，并且使系统在弱电网下也能保持较强的鲁棒性。本发明专利技术在传统的三相LCL型并网变换器电流控制方法基础上，未增加釆样量，未增加硬件成本，未增加系统的计算负担。

【技术实现步骤摘要】
抑制三相LCL型并网变换器整流启动冲击电流的控制方法
本专利技术属于新能源并网发电
，一种抑制三相LCL型并网变换器整流启动冲击电流的控制方法，并且该控制方法在弱电网下也能使系统具有较好的稳定性。
技术介绍
随着新能源并网渗透率的提高，各国和地区都相继制定了严格的并网导则，对并网变换器的控制性能提出了更高的要求。对于LCL型并网变换器，整流启动时会产生严重的冲击电流，如果没有合适的抑制方法，会导致保护动作，甚至损坏开关器件。目前，并网变换器启动冲击电流抑制方案主要分为以下两类。一类是更改启动电流指令，但是启动时，电网电流并不受电流指令的控制，即使电流指令为零，启动时仍然会产生严重的冲击电流。这种方法不但不能从根本上抑制启动冲击电流，反而会降低电流环的启动响应速度。另一类是采用公共耦合点(PCC)电压前馈来抑制启动冲击电流。然而在弱网下，PCC电压前馈相当于引入一个关于电网阻抗的正反馈，会使电网电流中产生大量的谐波，甚至导致系统不稳定。在实际的兆瓦级风电系统中，并网变换器通常连接在10kV或者更高的电压等级，只能采集变压器低压侧的电压。而对于LCL型并网变换器，变压器漏感一般作为LCL滤波器的网侧电感，所以，能够采集的只有滤波电容电压。
技术实现思路
本专利技术提供了一种抑制三相LCL型并网变换器整流启动冲击电流的控制方法，并且该控制方法在弱电网下也能使系统具有较好的稳定性。通过检测交流侧滤波电容电压，作为解耦双同步锁相环的同步电压，解耦双同步锁相环输出滤波电容电压d轴基波正序分量，与滤波电容电压一起作为前馈分量，增加至并网变换器电流环中。从而提高了LCL型并网变换器启动控制性能，并且使系统在弱电网下也能保持较强的鲁棒性。本专利技术提供了一种抑制三相LCL型并网变换器整流启动冲击电流的控制方法，包括以下步骤：(1)获得所述三相LCL型并网变换器直流侧电压Udc、三相电容电压Ucabc、三相并网电流I2abc和三相电容电流Icabc；(2)将直流电压指令减去所述直流侧电压Udc后获得直流电压误差信号Uedc，并对所述直流电压误差信号Uedc进行闭环处理后获得d轴并网电流指令对所述三相电容电压Ucabc进行解耦双同步锁相处理，获得所述三相电容电压Ucabc的相角θ和电容电压的d轴基波正序分量根据所述相角θ对所述三相并网电流I2abc进行abc/dq坐标变换后获得同步旋转坐标系下的d轴并网电流I2d、q轴并网电流I2q；对所述三相电容电流Icabc、三相电容电压Ucabc分别进行abc/αβ坐标变换，获得两相静止坐标系下的α轴电容电流Icα、β轴电容电流Icβ、α轴电容电压Ucα、β轴电容电压Ucβ；(3)将给定的q轴并网电流指令与所述q轴并网电流I2q相减获得q轴并网电流误差I2eq，并对所述q轴并网电流误差I2eq进行闭环处理，获得q轴控制电压U′rq；将所述d轴并网电流指令与d轴并网电流I2d相减获得d轴并网电流误差I2ed；并对所述d轴并网电流误差I2ed进行闭环处理，获得d轴控制电压U′rd；(4)根据所述相角θ对所述d轴控制电压U′rd和所述q轴控制电压U′rq进行dq/αβ坐标变换获得两相静止坐标系下的α轴控制电压U′rα、β轴控制电压U′rβ；根据所述相角θ对所述电容电压d轴基波正序分量进行dq/αβ坐标变换，获得电容电压α轴基波正序分量电容电压β轴基波正序分量(5)根据所述α轴控制电压U′rα、β轴控制电压U′rβ、电容电压α轴基波正序分量电容电压β轴基波正序分量所述α轴电容电压Ucα、β轴电容电压Ucβ、α轴电容电流Icα和β轴电容电流Icβ获得α轴调制电压Urα、β轴调制电压Urβ；(6)对所述α轴调制电压Urα和β轴调制电压Urβ进行空间矢量脉宽调制，获得并网变换器的开关控制信号。更进一步地，在步骤(2)中，获取所述电容电压d轴基波正序分量的计算公式为：其中，ωf为解耦双同步锁相环中低通滤波器的截止角频率，ω0为电网基波角频率，s为复变量，为电容电压的d轴基波正序分量的拉氏变换，Ucd(s)为d轴电容电压Ucd的拉氏变换。更进一步地，在步骤(5)中，根据公式获得α轴调制电压Urα、β轴调制电压Urβ；其中，Kcp为电容电流反馈比例系数，K1f为电容电压基波正序分量前馈比例系数，K2f为电容电压前馈比例系数，且K1f+K2f＝1。本专利技术还提供了一种三相LCL型并网变换器系统，包括：主电路和控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：直流电压控制单元、空间矢量脉宽调制器、电网电流控制单元、解耦双同步锁相环和启动冲击电流抑制器；所述解耦双同步锁相环的输入端连接至主电路的电容电压输出端，启动冲击电流抑制器的第一输入端连接至所述解耦双同步锁相环的第一输出端，启动冲击电流抑制器的第二输入端连接至所述解耦双同步锁相环的第二输出端，启动冲击电流抑制器的第三输入端连接至所述电网电流控制单元的第一输出端，启动冲击电流抑制器的第四输入端连接至所述电网电流控制单元的第二输出端，启动冲击电流抑制器的第五输入端连接至解耦双同步锁相环的输入端，所述电网电流控制单元的第一输入端连接至所述解耦双同步锁相环的第二输出端，所述电网电流控制单元的第二输入端连接至主电路的电网电流输出端，所述电网电流控制单元的第三输入端连接至直流电压控制单元的输出端，所述电网电流控制单元的第四输入端连接至主电路的电容电流输出端，所述直流电压控制单元的输入端连接至主电路的直流电压输出端；所述空间矢量脉宽调制器的输入端连接至启动冲击电流抑制器的输出端，空间矢量脉宽调制器的输出端连接至所述主电路的反馈控制端并用于提供开关控制信号。更进一步地，启动冲击电流抑制器包括：第一变换器、第二变换器、第一比例系数产生器、第二比例系数产生器、第三比例系数产生器、第四比例系数产生器、第一加法器、第二加法器、第三加法器和第四加法器；所述第一变换器的第一输入端作为启动冲击电流抑制器的第一输入端，所述第一变换器的第二输入端用于接收0，第一变换器的第三输入端作为所述启动冲击电流抑制器的第二输入端；第一比例系数产生器的输入端连接至所述第一变换器的第一输出端，第二比例系数产生器的输入端连接至第一变换器的第二输出端；第二变换器的输入端连接至解耦双同步锁相环的输入端，第三比例系数产生器的输入端连接至第二变换器的第一输出端，第四比例系数产生器的输入端连接至第二变换器的第二输出端；第一加法器的第一输入端连接至所述第一比例系数产生器的输出端，第一加法器的第二输入端连接至所述第三比例系数产生器的输出端，第二加法器的第一输入端连接至所述第二比例系数产生器的输出端，第二加法器的第二输入端连接至所述第四比例系数产生器的输出端；第三加法器的第一输入端连接至所述第一加法器的输出端，第三加法器的第二输入端作为所述启动冲击电流抑制器的第三输入端；第四加法器的第一输入端连接至所述第二加法器的输出端，第四加法器的第二输入端作为启动冲击电流抑制器的第四输入端；第三加法器的输出端和所述第四加法器的输出端作为所述启动冲击电流抑制器的输出端。更进一步地，第一变换器用于根据相角θ对电容电压d轴基波正序分量进行dq/αβ坐标变换，获得电容电压α轴基波正序分量电容电压β轴基波正序分量所述第二变换器用于对三相电容电压Uca本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制三相LCL型并网变换器整流启动冲击电流的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获得所述三相LCL型并网变换器直流侧电压U

【技术特征摘要】
1.一种抑制三相LCL型并网变换器整流启动冲击电流的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获得所述三相LCL型并网变换器直流侧电压Udc、三相电容电压Ucabc、三相并网电流I2abc和三相电容电流Icabc；(2)将直流电压指令减去所述直流侧电压Udc后获得直流电压误差信号Uedc，并对所述直流电压误差信号Uedc进行闭环处理后获得d轴并网电流指令对所述三相电容电压Ucabc进行解耦双同步锁相处理，获得所述三相电容电压Ucabc的相角θ和电容电压的d轴基波正序分量根据所述相角θ对所述三相并网电流I2abc进行abc/dq坐标变换后获得同步旋转坐标系下的d轴并网电流I2d、q轴并网电流I2q；对所述三相电容电流Icabc、三相电容电压Ucabc分别进行abc/αβ坐标变换，获得两相静止坐标系下的α轴电容电流Icα、β轴电容电流Icβ、α轴电容电压Ucα、β轴电容电压Ucβ；(3)将给定的q轴并网电流指令与所述q轴并网电流I2q相减获得q轴并网电流误差I2eq，并对所述q轴并网电流误差I2eq进行闭环处理，获得q轴控制电压U′rq；将所述d轴并网电流指令与d轴并网电流I2d相减获得d轴并网电流误差I2ed；并对所述d轴并网电流误差I2ed进行闭环处理，获得d轴控制电压U′rd；(4)根据所述相角θ对所述d轴控制电压U′rd和所述q轴控制电压U′rq进行dq/αβ坐标变换获得两相静止坐标系下的α轴控制电压U′rα、β轴控制电压U′rβ；根据所述相角θ对所述电容电压d轴基波正序分量进行dq/αβ坐标变换，获得电容电压α轴基波正序分量电容电压β轴基波正序分量(5)根据所述α轴控制电压U′rα、β轴控制电压U′rβ、电容电压α轴基波正序分量电容电压β轴基波正序分量所述α轴电容电压Ucα、β轴电容电压Ucβ、α轴电容电流Icα和β轴电容电流Icβ获得α轴调制电压Urα、β轴调制电压Urβ；(6)对所述α轴调制电压Urα和β轴调制电压Urβ进行空间矢量脉宽调制，获得并网变换器的开关控制信号。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在步骤(2)中，获取所述电容电压d轴基波正序分量的计算公式为：其中，ωf为解耦双同步锁相环中低通滤波器的截止角频率，ω0为电网基波角频率，s为复变量，为电容电压的d轴基波正序分量的拉氏变换，Ucd(s)为d轴电容电压Ucd的拉氏变换。3.如权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，在步骤(5)中，根据公式获得α轴调制电压Urα、β轴调制电压Urβ；其中，Kcp为电容电流反馈比例系数，K1f为电容电压基波正序分量前馈比例系数，K2f为电容电压前馈比例系数，且K1f+K2f＝1。4.一种三相LCL型并网变换器系统，包括：主电路和控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：直流电压控制单元(1)、空间矢量脉宽调制器(4)、电网电流控制单元(5)、解耦双同步锁相环(6)和启动冲击电流抑制器(7)；所述解耦双同步锁相环(6)的输入端连接至主电路的电容电压输出端，启动冲击电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹旭东，周诗颖，彭腾，朱东海，赵迎迎，康勇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42