一种具备自适应限流功能的中间变流器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种具备自适应限流功能的中间变流器，包括电压电流正负序分离模块、正负序电压控制外环模块、参考电流幅值预测及自适应限流控制模块、正负序电流内环控制模块、PWM驱动模块，其控制方法为中间变流器交流侧电压、电流通过二阶广义积分器分离、等幅值Clark变换、差值、PI单元、有功无功解耦处理得到dq坐标系下内环参考电流正负序分量；接着采用反Clark变换、幅值预测算法自适应限流与直流母线电压允许偏移范围和振荡范围的最大过流能力进一步限流，最终得到abc坐标系下电压调制波；驱动中间变流器电力电子开关器件开断。不仅提升了交流微电网故障期间交流及直流母线电压质量与中间变流器两侧电流质量，而且无需增加额外单元，灵活性高。灵活性高。灵活性高。

【技术实现步骤摘要】
一种具备自适应限流功能的中间变流器及其控制方法


[0001]本专利技术属于交直流混合微电网中间变流器控制
，涉及一种具备自适应限流 功能的中间变流器及其控制方法。

技术介绍

[0002]交直流混合微电网融合了交流与直流微电网，从架构上使交流与直流微源灵活地组 网，省去了多个中间变换环节，因而更具兼容性，是未来微电网发展的必然趋势。其中， 中间变流器(Interlinking Converter，IC)是连接交流和直流微电网的重要桥梁，是促进系统 能量交换，维持交流与直流系统稳定的关键装备；其工作可靠性和稳定性对交直流混合 微电网至关重要。
[0003]中间变流器(IC)连接在交流和直流母线之间，直流侧故障一般通过断路器快速切 除，而交流侧故障切除速度小于直流侧故障切除速度，并且允许故障时可以在某些特殊 情况下带故障运行。但中间变流器(IC)是连接交流和直流母线之间的装备，不能随意 脱网，交流侧故障时，一方面会导致基于电力电子器件的中间变流器(IC)过流时易烧 毁；另一方面，交流侧的故障会经过中间变流器(IC)的耦合作用传递给直流侧，导致 直流母线电压跌落或振荡，影响直流微电网的供电。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种具备自适应限流功能的中间变流器及其控制方法，解决交直流混合 微电网中交流侧故障时导致中间变流器(IC)过流烧坏的问题；及解决交流侧故障经中 间变流器(IC)传递给直流侧，导致直流母线电压跌落或振荡，影响直流微电网的供电 的问题。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，一种具备自适应限流功能的中间变流器，包括：
[0006]基于二阶广义积分器的电压电流正负序分离模块，用于将采集的中间变流器交流侧 电压信号和电流信号分离为正、负序分量，并采用等幅值Clark变换将abc坐标系下的三 相电流正、负序分量转换为dq坐标系下的电流正负序分量；
[0007]正负序电压控制外环模块，用于将等幅值Clark变换将分离后的abc坐标系下的三相 电压正序分量、负序分量转换为dq坐标系下的电压正序分量、负序分量，然后将d轴、 q轴额定参考电压正序分量、负序分量分别与d轴、q轴电压正序分量、负序分量进行差 值处理得到电压差，将得到的电压差经PI单元、有功无功解耦处理得到dq坐标系下内 环参考电流正序分量、负序分量；
[0008]参考电流幅值预测及自适应限流控制模块，用于将dq坐标系下内环参考电流正序分 量、负序分量采用反Clark变换为abc坐标系下内环参考电流正序分量、负序分量，通过 叠加得到abc坐标系下实际参考电流，并利用预测算法对实际参考电流各相电流进行幅 值预测；接着利用得到的幅值预测进行自适应限流，得到限流之后的内环参考电流，接 着将限流之后的内环参考电流采用等幅值Clark变换为dq坐标系下的限流之后内环参考 电流
正序分量、负序分量；然后利用直流母线电压允许偏移范围和振荡范围的最大过流 能力进行限流，得到dq坐标系下最大过流能力的内环参考电流正序分量、负序分量，最 终实现中间变流器输出电流的自适应抑制；
[0009]正负序电流内环控制模块，用于处理参考电流幅值预测及自适应限流控制模块传递 来的最大过流能力的内环参考电流正序分量、负序分量，进而得到abc坐标系下的电压 调制波；
[0010]PWM驱动模块，用于生成电力电子器件驱动信号，驱动中间变流器电力电子开关器 件开断。
[0011]进一步的，所述基于二阶广义积分器的电压电流正负序分离模块一端与交流微电网 的电压电流检测模块连接，另一端与正负序电压控制外环模块连接；正负序电压控制外 环模块另一端与参考电流幅值预测及自适应限流控制模块连接；参考电流幅值预测及自 适应限流控制模块另一端与正负序电流内环控制模块连接；正负序电流内环控制模块另 一端PWM驱动模块连接；PWM驱动模块另一端与直流微电网连接。
[0012]本专利技术所采用的另一技术方案是一种具备自适应限流功能的中间变流器的控制方 法，包括以下步骤：
[0013]步骤S1：采集中间变流器交流侧电压v
abc
和电流i
abc
，对电压v
abc
和电流i
abc
采用二 阶广义积分器进行正负序分离，得到abc三相坐标系下的电压正序分量负序分量 电流正序分量负序分量并采用等幅值Clark变换将电流分离后的abc 三相坐标系下的正序分量负序分量转换为dq坐标系下的电流正序分量负 序分量
[0014]步骤S2：将步骤S1中abc三相坐标系下的电压正序分量负序分量采用等 幅值Clark变换为dq坐标系下的电压正序分量负序分量并将dq坐标系下的 额定参考电压正序分量负序分量分别与dq坐标系下的电压正序分量负 序分量进行差值处理得到电压差，将得到的电压差经PI单元、有功无功解耦处理得 到dq坐标系下内环参考电流正序分量负序分量
[0015]步骤S3：采用反Clark变换将dq坐标系下的内环参考电流正序分量负序分 量转换为abc坐标系下参考电流正序分量负序分量通过将abc坐标 系下参考电流正序分量与负序分量进行叠加得到内环实际参考电流i
abcref1
，并利用电流 幅值预测算法对abc坐标系下实际参考电流i
abcref1
各相电流进行幅值预测，得到内环实际 参考电流预测幅值I
magabc
；接着利用得到的预测幅值I
magabc
进行自适应限流，得到限流 之后的内环参考电流i
abcref2
，然后利用二阶广义积分器将内环参考电流i
abcref2
进行正负 序分离得到内环参考电流正序分量负序分量并采用等幅值Clark变换将 内环参考电流正负序分量转换为dq坐标系下的内环参考电流正序分量负序分量 再
利用最大过流能力进行限流，得到dq坐标系下最大过流能力的内环参考电流 正序分量负序分量
[0016]步骤S4：将dq坐标系下的电流正序分量与负序分量与步骤S3中dq坐标系下 内环参考电流正序分量与负序分量分别进行差值处理的得到相应电流差，然 后将电流差经PI单元处理，PI单元输出量进行有功无功解耦处理，接着与dq坐标系下 相应的电压正序分量负序分量进行相加处理，得到内环输出参考电压正序分 量负序分量然后将内环输出参考电压正负序分量采用反Clark变换转换为 abc坐标系下的内环输出参考电压正序分量负序分量然后将abc坐标 系下的内环输出参考电压正负序分量进行叠加得到电压调制波v
abcref
；
[0017]步骤S5：根据电压调制波v
abcref
经PWM驱动模块生成驱动信号，驱动电力电子开 关器件开通及关断，最终实现中间变流器的控制目标；
[0018]步骤S6：返回步骤S1并继续执行以上步骤。
[0019]进一步的，所述步骤S2具体为：采用等幅值Clark变换将步骤S1中abc三相坐标系 下的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备自适应限流功能的中间变流器，其特征在于，包括：基于二阶广义积分器的电压电流正负序分离模块，用于将采集的中间变流器交流侧电压信号和电流信号分离为正、负序分量，并采用等幅值Clark变换将abc坐标系下的三相电流正、负序分量转换为dq坐标系下的电流正负序分量；正负序电压控制外环模块，用于将等幅值Clark变换将分离后的abc坐标系下的三相电压正序分量、负序分量转换为dq坐标系下的电压正序分量、负序分量，然后将d轴、q轴额定参考电压正序分量、负序分量分别与d轴、q轴电压正序分量、负序分量进行差值处理得到电压差，将得到的电压差经PI单元、有功无功解耦处理得到dq坐标系下内环参考电流正序分量、负序分量；参考电流幅值预测及自适应限流控制模块，用于将dq坐标系下内环参考电流正序分量、负序分量采用反Clark变换为abc坐标系下内环参考电流正序分量、负序分量，通过叠加得到abc坐标系下实际参考电流，并利用预测算法对实际参考电流各相电流进行幅值预测；接着利用得到的幅值预测进行自适应限流，得到限流之后的内环参考电流，接着将限流之后的内环参考电流采用等幅值Clark变换为dq坐标系下的限流之后内环参考电流正序分量、负序分量；然后利用直流母线电压允许偏移范围和振荡范围的最大过流能力进行限流，得到dq坐标系下最大过流能力的内环参考电流正序分量、负序分量，最终实现中间变流器输出电流的自适应抑制；正负序电流内环控制模块，用于处理参考电流幅值预测及自适应限流控制模块传递来的最大过流能力的内环参考电流正序分量、负序分量，进而得到abc坐标系下的电压调制波；PWM驱动模块，用于生成电力电子器件驱动信号，驱动中间变流器电力电子开关器件开断。2.根据权利1所述的一种具备自适应限流功能的中间变流器，其特征在于，所述基于二阶广义积分器的电压电流正负序分离模块一端与交流微电网的电压电流检测模块连接，另一端与正负序电压控制外环模块连接；正负序电压控制外环模块另一端与参考电流幅值预测及自适应限流控制模块连接；参考电流幅值预测及自适应限流控制模块另一端与正负序电流内环控制模块连接；正负序电流内环控制模块另一端PWM驱动模块连接；PWM驱动模块另一端与直流微电网连接。3.一种如权利按要求1所述的一种具备自适应限流功能的中间变流器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：采集中间变流器交流侧电压v
abc
和电流i
abc
，对电压v
abc
和电流i
abc
采用二阶广义积分器进行正负序分离，得到abc三相坐标系下的电压正序分量负序分量电流正序分量负序分量并采用等幅值Clark变换将电流分离后的abc三相坐标系下的正序分量负序分量转换为dq坐标系下的电流正序分量负序分量步骤S2：将步骤S1中abc三相坐标系下的电压正序分量负序分量采用等幅值Clark变换为dq坐标系下的电压正序分量负序分量并将dq坐标系下的额定参考电
压正序分量负序分量分别与dq坐标系下的电压正序分量负序分量进行差值处理得到电压差，将得到的电压差经PI单元、有功无功解耦处理得到dq坐标系下内环参考电流正序分量负序分量步骤S3：采用反Clark变换将dq坐标系下的内环参考电流正序分量负序分量转换为abc坐标系下参考电流正序分量负序分量通过将abc坐标系下参考电流正序分量与负序分量进行叠加得到内环实际参考电流i
abcref1
，并利用电流幅值预测算法对abc坐标系下实际参考电流i
abcref1
各相电流进行幅值预测，得到内环实际参考电流预测幅值I
magabc
；接着利用得到的预测幅值I
magabc
进行自适应限流，得到限流之后的内环参考电流i
abcref2
，然后利用二阶广义积分器将内环参考电流i
abcref2
进行正负序分离得到内环参考电流正序分量负序分量并采用等幅值Clark变换将内环参考电流正负序分量转换为dq坐标系下的内环参考电流正序分量负序分量再利用最大过流能力进行限流，得到dq坐标系下最大过流能力的内环参考电流正序分量负序分量步骤S4：将dq坐标系下的电流正序分量与负序分量与步骤S3中dq坐标系下内环参考电流正序分量与负序分量分别进行差值处理的得到相应电流差，然后将电流差经PI单元处理，PI单元输出量进行有功无功解耦处理，接着与dq坐标系下相应的电压正序分量负序分量进行相加处理，得到内环输出参考电压正序分量负序分量然后将内环输出参考电压正负序分量采用反Clark变换转换为abc坐标系下的内环输出参考电压正序分量负序分量然后将abc坐标系下的内环输出参考电压正负序分量进行叠加得到电压调制波v
abcref
；步骤S5：根据电压调制波v
abcref
经PWM驱动模块生成驱动信号，驱动电力电子开关器件开通及关断，最终实现中间变流器的控制目标；步骤S6：返回步骤S1并继续执行以上步骤。4.根据权利要求3所述的一种具备自适应限流功能的中间变流器的控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：采用等幅值Clark变换将步骤S1中abc三相坐标系下的电压正序分量负序分量转换为dq坐标系下的电压正序分量负序分量在正序网络中，d轴额定参考电压正序分量与d轴电压正序分量采用差值处理得到电压差，将电压差经PI单元处理，PI单元的输出量进行有功无功解耦处理，即与电压耦合量进行相加处理，得到d轴内环参考电流正序分量其中电压耦合量为ω
n
为额定参考角频率，C
f
为滤波电容，为q轴电压正序分量；
q轴额定参考电压正序分量与q轴电压正序分量采用差值处理得到电压差，将此电压差经PI单元处理，PI单元的输出量进行有功无功解耦处理，即与电压耦合量进行相加处理，得到q轴内环参考电流正序分量其中电压耦合量为ω
n
为额定参考角频率，C
f
为滤波电容，为d轴电压正序分量；在负序网络中，将d轴额定参考电压负序分量与d轴电压负序分量进行差值处理得到电压差，将此...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅智康，沈霞，沈超，黄文，葛俊，何梨梨，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：