基于负载电流前馈的电压控制方法、系统及装置制造方法及图纸

本公开属于逆变器电压控制领域，具体涉及基于负载电流前馈的电压控制方法、系统及装置，包括如下：建立逆变器静止坐标系下数学模型、制定逆变器零稳态误差控制策略、实现基于负载电流前馈的零输出阻抗设计；相比于传统的双环控制，本公开创新性引入负载电流微分前馈，使得逆变器输出阻抗始终为零，因此在逆变器带非线性负载工况下，其输出电压不会产生畸变。变。变。

【技术实现步骤摘要】
基于负载电流前馈的电压控制方法、系统及装置


[0001]本公开属于逆变器电压控制领域，具体涉及基于负载电流前馈的电压控制方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]分布式系统的输出电压通常为直流，在汇入电网或施加于负载前需通过逆变器将其转换为交流。输送和使用的电能在幅值、频率和波形质量上有一定的标准要求，在输送前必须加以控制。同时，由于生产生活中更常见的非线性负载会对逆变器输出端电压造成较大的波形畸变，影响电能的稳定输出。
[0003]现有抑制方法分为从谐波源出发，设计适合的元件参数、进行有效的控制器设计减少谐波的产生；从产生的谐波出发，使用滤波器、吸收谐波电流、对谐波进行主动补偿等。

技术实现思路

[0004]第一方面，针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种基于负载电流前馈的电压控制方法，解决了逆变器接非线性负载条件下输出电压波形产生较大畸变的问题。
[0005]本公开的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种基于负载电流前馈的电压控制方法，逆变器的拓扑结构包括逆变器，逆变器输入端与直流单元连接，逆变器输出端通过滤波器与非线性负载连接，滤波器与非线性负载之间设置有负载电流前馈传递单元；包括以下步骤：
[0007]构建逆变器输出电压、输入电压参考与输出电流的关系式，获取逆变器等效输出阻抗关系；设定逆变器等效输出阻抗为0，进行构建负载电流前馈传递单元的负载电流前馈传递函数关系；
[0008]负载电流前馈传递函数k
f
(s)为：
>[0009]R
f
为电感上的寄生电阻，L
f
滤波器电感，k
Pi
为逆变器电流内环比例控制系数，s＝σ+jω是复参变量，称为复频率；
[0010]通过满足负载电流前馈传递单元的负载电流前馈传递函数关系，使得逆变器等效输出阻抗为0，进行逆变器的输入电压的谐波降低。
[0011]在一些公开中，通过建逆变器的数学模型，进行构建逆变器输出电压和输入电压与输出电流的关系式。
[0012]在一些公开中，逆变器的数学模型通过基尔霍夫电压和电流方程，经过坐标变换和拉普拉斯变换转换为复频域的形式构建。
[0013]在一些公开中，逆变器电压控制包含：电压外环、电流内环压，在构建逆变器输出电压和输入电压与输出电流的关系式中，对逆变器输出电压跟随电压外环给定值；对逆变器的输出电流跟随电压外环给定值。
[0014]在一些公开中，包括电压外坏控制器，电压外坏控制器采用比例谐振法，控制逆变
器输出电压，对逆变器输出电压跟随电压外环给定值，实现逆变器的输出电压零稳态误差控制。
[0015]在一些公开中，包括电流内环控制器，电流内环控制器采用比例控制法，控制经滤波器电感的相电流，对逆变器的输出电流跟随电压外环给定值，实现逆变器的输出电流零稳态误差控制。
[0016]在一些公开中，逆变器输出电压、输入电压参考与输出电流的关系式：
[0017]u
C
＝G(s)u
ref
(s)
‑
Z
o
(s)i
l
(s)
[0018]其中，G(s)表示输出电压对电压控制外环参考电压的传递函数：
[0019][0020]Z
o
(s)表示输出电压对输出电流的传递函数，即逆变器等效输出阻抗：
[0021][0022]k
f
(s)表示负载电流前馈传递函数，G
u
(s)、G
i
(s)表示逆变器电压控制器、电流控制器传递函数，k
PWM
表示逆变器PWM调制环节的等效增益。
[0023]第二方面，针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种基于负载电流前馈的电压控制方法，解决了逆变器接非线性负载条件下输出电压波形产生较大畸变的问题。
[0024]一种基于负载电流前馈的电压控制方法，逆变器的拓扑结构包括逆变器，逆变器输入端与直流单元连接，逆变器输出端通过滤波器与非线性负载连接，滤波器与非线性负载之间设置有负载电流前馈传递单元；包括如下步骤：
[0025]通过基尔霍夫电压和电流方程，经过坐标变换和拉普拉斯变换转换为复频域的形式构建逆变器的数学模型；
[0026]构建逆变器输出电压、输入电压参考与输出电流的关系式：
[0027]u
C
＝G(s)u
ref
(s)
‑
Z
o
(s)i
l
(s)
[0028]其中，G(s)表示输出电压对电压控制外环参考电压的传递函数：
[0029][0030]Z
o
(s)表示输出电压对输出电流的传递函数，即逆变器等效输出阻抗：
[0031][0032]设定逆变器等效输出阻抗为0，进行构建负载电流前馈传递单元的负载电流前馈传递函数关系；
[0033]负载电流前馈传递函数k
f
(s)为：
[0034]R
f
为电感上的寄生电阻，L
f
滤波器电感，k
Pi
为逆变器电流内环比例控制系数，s＝σ
+jω是复参变量，称为复频率；
[0035]通过满足负载电流前馈传递单元的负载电流前馈传递函数关系，使得逆变器等效输出阻抗为0，进行逆变器的输入电压的谐波降低。
[0036]第三方面，针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种基于负载电流前馈的电压控制系统，解决了逆变器接非线性负载条件下输出电压波形产生较大畸变的问题。
[0037]一种基于负载电流前馈的电压控制系统，逆变器的拓扑结构包括逆变器，逆变器输入端与直流单元连接，逆变器输出端通过滤波器与非线性负载连接，滤波器与非线性负载之间设置有负载电流前馈传递单元；其特征在于，包括以下模块：
[0038]模型建立模块：通过基尔霍夫电压和电流方程，经过坐标变换和拉普拉斯变换转换为复频域的形式构建逆变器的数学模型；
[0039]关系处理模块：构建逆变器输出电压、输入电压参考与输出电流的关系式：
[0040]u
C
＝G(s)u
ref
(s)
‑
Z
o
(s)i
l
(s)
[0041]其中，G(s)表示输出电压对电压控制外环参考电压的传递函数：
[0042][0043]Z
o
(s)表示输出电压对输出电流的传递函数，即逆变器等效输出阻抗：
[0044][0045]条件约束模块：设定逆变器等效输出阻抗为0，进行构建负载电流前馈传递单元的负载电流前馈传递函数关系；
[0046]对比模块：满足负载电流前馈传递单元的负载电流前馈传递函数关系。
[0047]第四方面，针对现有技术的不足，本公开的目的在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于负载电流前馈的电压控制方法，逆变器的拓扑结构包括逆变器，逆变器输入端与直流单元连接，逆变器输出端通过滤波器与非线性负载连接，滤波器与非线性负载之间设置有负载电流前馈传递单元；其特征在于，包括以下步骤：构建逆变器输出电压、输入电压参考与输出电流的关系式，获取逆变器等效输出阻抗关系；设定逆变器等效输出阻抗为0，进行构建负载电流前馈传递单元的负载电流前馈传递函数关系；负载电流前馈传递函数k
f
(s)为：R
f
为电感上的寄生电阻，L
f
滤波器电感，k
Pi
为逆变器电流内环比例控制系数，s＝σ+jω是复参变量，称为复频率；通过满足负载电流前馈传递单元的负载电流前馈传递函数关系，使得逆变器等效输出阻抗为0，进行逆变器的输入电压的谐波降低。2.根据权利要求1所述的基于负载电流前馈的电压控制方法，其特征在于，通过建逆变器的数学模型，进行构建逆变器输出电压和输入电压与输出电流的关系式。3.根据权利要求2所述的基于负载电流前馈的电压控制方法，其特征在于，逆变器的数学模型通过基尔霍夫电压和电流方程，经过坐标变换和拉普拉斯变换转换为复频域的形式构建。4.根据权利要求1所述的基于负载电流前馈的电压控制方法，其特征在于，逆变器电压控制包含：电压外环、电流内环压，在构建逆变器输出电压和输入电压与输出电流的关系式中，对逆变器输出电压跟随电压外环给定值；对逆变器的输出电流跟随电压外环给定值。5.根据权利要求4所述的基于负载电流前馈的电压控制方法，其特征在于，包括电压外坏控制器，电压外坏控制器采用比例谐振法，控制逆变器输出电压，对逆变器输出电压跟随电压外环给定值，实现逆变器的输出电压零稳态误差控制。6.根据权利要求4所述的基于负载电流前馈的电压控制方法，其特征在于，包括电流内环控制器，电流内环控制器采用比例控制法，控制经滤波器电感的相电流，对逆变器的输出电流跟随电压外环给定值，实现逆变器的输出电流零稳态误差控制。7.根据权利要求1所述的基于负载电流前馈的电压控制方法，其特征在于，逆变器输出电压、输入电压参考与输出电流的关系式：其中，G(s)表示输出电压对电压控制外环参考电压的传递函数：Z
o
(s)表示输出电压对输出电流的传递函数，即逆变器等效输出阻抗：k
f
(s)表示负载电流前馈传递函数，G
u
(s)、G
i
(s)表示逆变器电压控制器、电流控制器传
递函数，k
PWM
表示逆变器PWM调制环节的等效增益。8.一种基于负载电流前馈的电压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：逆变器的拓扑结构包括逆变器，逆变器输入端与直流单元连接，逆变器输出端通过滤波器与非线性负载连接，滤波器与非线性负载之间设置有负载电流前馈传递单元；通过基尔霍夫电压和电流方程，经过坐标变换和拉普拉斯变换转换为复频域的形式构建逆变器的数学模型；构建逆变器输出电压、输入电压参考与输出电流的关系...

【专利技术属性】
技术研发人员：全相军，黄仁志，王子辰，孙天奎，侯凯，宋飞，王俊辉，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院有限公司国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：