在带LCL并网的PWM变换器系统及其控制信号的采集方法技术方案

本发明专利技术公开了一种带LCL并网的PWM变换器系统，包括LCL滤波单元、PWM变换器功率单元、信号采集单元、控制单元；其中控制单元，根据采集的电容电压和变换器电流构造并网电流和电网电压基波信号，并对PWM变换器功率单元进行控制。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术利用电容电压和变换器电流构造并网电流和电网电压基波分量，能够在有效地对变换器进行过流保护和抑制LCL谐振的基础上，降低系统的成本，同时由于整个计算过程只有积分而没有微分环节，因而不会引入高频干扰影响控制性能。

PWM converter system with LCL in grid connection and control signal acquisition method thereof

The present invention discloses a LCL grid connected PWM converter system, including LCL filter unit, PWM converter power unit, signal acquisition unit and a control unit; the control unit, according to the acquisition of the capacitor voltage and inductor current structure of voltage and current of the grid base wave signal, and control of PWM converter unit. The beneficial effects of the invention are: the invention uses capacitor voltage and inductor current voltage and current of the grid structure of the fundamental component, can be effectively conducted based on the converter current protection and inhibition of LCL resonance, reduce the system cost at the same time as the whole calculation process and not only the integral differential link, and thus will not the introduction of high frequency interference control performance.

【技术实现步骤摘要】
在带LCL并网的PWM变换器系统及其控制信号的采集方法
本专利技术涉及PWM变换器控制
，特别涉及一种在带LCL并网的PWM变换器系统及其控制信号的采集方法。
技术介绍
目前，带LCL并网的PWM变换器具有非常广泛地应用，如PWM整流器、动态无功补偿器、有源滤波器及光伏并网逆变器等。PWM变换器系统的控制目标是并网电流，而并网电流会对并网电流产生直接影响，因此还需要知道电网电压的瞬时基波相位，目前最常用的方法是直接采用传感器进行采集，但增加传感器意味着增加成本，仅单相系统而言，采用传感器直接采集的方式，则需要增加六个传感器。为了降低系统成本，本专利技术提供了一种有效的解决办法。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种能够保证PWM控制系统稳定且降低系统成本的带LCL并网的PWM变换器系统及在带LCL并网的PWM变换器系统的控制信号的采集方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种在带LCL并网的PWM变换器系统的控制信号的采集方法，具体的：并网电流Ig依据公式：电网电压Ug依据公式：获得；其中，C是三阶滤波器中电容器的电容，Lg为三阶滤波器网侧电感的电感值，ω′是系统的频率，s是复频域内的一个复数变量。其中，所述公式(1)和公式(2)中的正弦信号的微分算法采用二阶频率自适应滤波器；所述频率自适应是指系统的频率ω′能够通过锁频环在线计算，并且将计算结果直接代入二阶滤波器，从而实现在频率波动时仍能够准确实现信号的微分。所述二阶频率自适应滤波器采用双反馈环的机构实现，输入信号与反馈信号做差得到误差信号，误差信号乘以频率再与微分信号做差，再进一步积分，得到反馈信号，再进一步积分得到负微分信号。所述网侧电流的获得，是通过电容电压经过二阶频率自适应滤波器得到负的电容电流，然后再将负的电容电流与变换器侧电流相加得到的。所述电网电压的获得，是网侧电流经过二阶频率自适应滤波器得到负的网侧电感两端的电压，然后将网侧电感两端的电压与电容电压相加得到的。获得所述网侧电流和所述电网电压的两个二阶频率自适应滤波器串联。为了更好的实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种带LCL并网的PWM变换器系统，其特征在于，包括LCL滤波单元、PWM变换器功率单元、信号采集单元、控制单元；所述PWM变换器功率单元通过LCL滤波单元与电网连接；其中，所述控制单元构造基波信号所采用的如下公式得到：其中，Uc为实时采集的三阶滤波器中电容的电压，Ii为实时采集的变换器电流，C是三阶滤波器中电容器的电容，Lg为三阶滤波器网侧电感的电感值，ω′是系统的频率，s是复频域内的一个复数变量。所述LCL滤波单元为电容和电感构成的三阶滤波器；所述PWM变换器功率单元是单相或三相电压源型逆变器主电路；所述信号采集单元，用于采集电容电压和变换器电流；所述控制单元，根据采集的电容电压和变换器电流构造并网电流和电网电压基波信号，并对PWM变换器功率单元进行控制；所述信号采集单元、所述控制单元和所述PWM变换器功率单元依次连接，构成自动闭环控制回路。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用电容电压和变换器电流构造并网电流和电网电压基波分量，能够在有效地对变换器进行过流保护和抑制LCL谐振的基础上，降低系统的成本，同时由于整个计算过程只有积分而没有微分环节，因而不会引入高频干扰影响控制性能。附图说明图1为本专利技术实施例1中带LCL并网的PWM变换器系统的结构框图。图2为本专利技术实施例1中变换器系统的结构示意图。图3为本专利技术实施例1和2中与公式(1)和公式(2)相对应的逻辑关系图。图4为对比试验中误差曲线对照图。具体实施方式以图3所示的单向系统为例(当然，同理可得三相或多相系统)，为了保护变换器，通常采集变换器的输出电流，为了对LCL的谐振进行抑制，还需要采集电容电压，而对变换器的控制目标是并网电流，电网电压会对并网电流产生直接的影响，所以，在控制中还需要知道ig和ug的信息，为了降低成本不直接采用传感器，而是直接利用采集的电容电压和变换器电流实时且有效地构造出ig和ug的基波信号。实施例1参见图1和图2，本专利技术实施例提供了一种带LCL并网的PWM变换器系统，包括LCL滤波单元2、PWM变换器功率单元3、信号采集单元4、控制单元5；PWM变换器功率单元3通过LCL滤波单元2与电网连接；其中，PWM变换器功率单元3通过LCL滤波单元2与电网1相连；LCL滤波单元2是由电感和电容构成的三阶滤波器；PWM变换器功率单元3是单相或三相电压源型逆变器主电路，包括两电平、三电平或者多电平；信号采集单元4采集的是电容电压和变换器电流，将强电信号转换成弱电信号，输入给控制单元5；控制单元5根据采集得到的信息构造并网电流与电网电压的基波信号，并据此对PWM变换器功率单元3进行控制。信号采集单元4、控制单元5和PWM变换器功率单元3依次连接，构成自动闭环控制回路。其中，控制单元构造基波信号所采用的如下公式得到：其中，Uc为实时采集的三阶滤波器中电容的电压，Ii为实时采集的变换器电流，C是三阶滤波器中电容器的电容，Lg为三阶滤波器网侧电感的电感值，ω′是系统的频率，s是复频域内的一个复数变量。根据图3和公式(1)、(2)可以利用uc和ii的实时采样值构造出ig和ug的基波信号，而无须对这两个信号进行采集。其中，公式(1)和公式(2)中的正弦信号的微分算法采用二阶频率自适应滤波器；所述频率自适应是指系统的频率ω′能够通过锁频环在线计算，并且将计算结果直接代入二阶滤波器，从而实现在频率波动时仍能够准确实现信号的微分。二阶频率自适应滤波器采用双反馈环的机构实现，输入信号与反馈信号做差得到误差信号，误差信号乘以频率再与微分信号做差，再进一步积分，得到反馈信号，再进一步积分得到负微分信号。网侧电流的获得，是通过电容电压经过二阶频率自适应滤波器得到负的电容电流，然后再将负的电容电流与变换器侧电流相加得到的。电网电压的获得，是网侧电流经过二阶频率自适应滤波器得到负的网侧电感两端的电压，然后将网侧电感两端的电压与电容电压相加得到的。其中获得网侧电流和电网电压的两个二阶频率自适应滤波器串联。实施例2一种在带LCL并网的PWM变换器系统的控制信号的采集方法，具体为：对LCL滤波单元的电容电压uc和变换器电流ii进行实时采样；然后将实时采集的电容电压Uc和变换器电流Ii输入到公式(1)和公式(2)中，即可得出并网电流Ig和电网电压Ug，所述公式如下：其中，C是三阶滤波器中电容器的电容，Lg为三阶滤波器网侧电感的电感值，ω′是系统的频率，s是复频域内的一个复数变量。其中，公式(1)和公式(2)中的正弦信号的微分算法采用二阶频率自适应滤波器；所述频率自适应是指系统的频率ω′能够通过锁频环在线计算，并且将计算结果直接代入二阶滤波器，从而实现在频率波动时仍能够准确实现信号的微分。二阶频率自适应滤波器采用双反馈环的机构实现，输入信号与反馈信号做差得到误差信号，误差信号乘以频率再与微分信号做差，再进一步积分，得到反馈信号，再进一步积分得到负微分信号。网侧电流的获得，是通过电容电压经过二阶频率自适应滤波器得到负的电容电流，然后再将负的电容电流与变换器侧电流相加得到的。电网电压的获得，是网侧电流经过二阶频率自适应滤波器得到负的网侧电感两端的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在带LCL并网的PWM变换器系统的控制信号的采集方法，其特征在于，并网电流Ig依据公式：

【技术特征摘要】
1.一种在带LCL并网的PWM变换器系统的控制信号的采集方法，其特征在于，并网电流Ig依据公式：电网电压Ug依据公式：获得；其中，C是三阶滤波器中电容器的电容，Lg为三阶滤波器网侧电感的电感值，ω′是系统的频率，s是复频域内的一个复数变量。2.根据权利要求1所述的控制信号的采集方法，其特征在于，所述公式(1)和公式(2)中的正弦信号的微分算法采用二阶频率自适应滤波器；所述频率自适应是指系统的频率ω′能够通过锁频环在线计算，并且将计算结果直接代入二阶滤波器，从而实现在频率波动时仍能够准确实现信号的微分。3.根据权利要求2所述的控制信号的采集方法，其特征在于，所述二阶频率自适应滤波器采用双反馈环的机构实现，输入信号与反馈信号做差得到误差信号，误差信号乘以频率再与微分信号做差，再进一步积分，得到反馈信号，再进一步积分得到负微分信号。4.根据权利要求3所述的控制信号的采集方法，其特征在于，所述网侧电流的获得，是通过电容电压经过二阶频率自适应滤波器得到负的电容电流，然后再将负的电容电流与变换器侧电流相加得到的。5.根据权利要求4所述的控制信号的采集方法，其特征在于，所述电网电压的获得，是网侧电流经过二阶频率自适应滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙东，李炜，杨秀丽，郑炜博，宋鸿霖，胡晓峰，王贵生，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心，
类型：发明
国别省市：北京,11