一种静止坐标系下复合控制电流源型并网逆变器制造技术

本发明专利技术提供一种静止坐标系下复合控制电流源型并网逆变器，包括电源、并网电感、滤波电容、电流源型并网逆变器、直流母线电感、负载、电源电压检测及变换模块、入网电流检测及变换模块、滤波电容电压检测及变换模块、逆变器输出电流检测及变换模块、开关预测控制模块、基于内模原理的控制模块以及控制策略选择模块。本发明专利技术的并网逆变器可根据不同的稳态、暂态切换控制策略，其具有稳态时跟踪波形准确、暂态响应快的特点，可适用于各种不对称及谐波电压电网条件。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种静止坐标系下复合控制电流源型并网逆变器，包括电源、并网电感、滤波电容、电流源型并网逆变器、直流母线电感、负载、电源电压检测及变换模块、入网电流检测及变换模块、滤波电容电压检测及变换模块、逆变器输出电流检测及变换模块、开关预测控制模块、基于内模原理的控制模块以及控制策略选择模块。本专利技术的并网逆变器可根据不同的稳态、暂态切换控制策略，其具有稳态时跟踪波形准确、暂态响应快的特点，可适用于各种不对称及谐波电压电网条件。【专利说明】—种静止坐标系下复合控制电流源型并网逆变器
本专利技术涉及电力系统、逆变器
，具体而言涉及一种静止坐标系下复合控制电流源型并网逆变器。
技术介绍
目前大功率逆变器主要有电压源型和电流源型两大类。由于直流母线电压恒定、交流电压控制直接、及电压源型变换器开关器件广泛使用，目前大部分逆变型分布发电研究都是基于电压源型逆变器。相比电压逆变型分布式发电，电流源型并网逆变器的具有自身的特点:(I)拓扑结构简单。(2)逆变器输出电压波形好，dv/dt小。(3)逆变器PWM策略简单。(4)短路电流保护能力强。逆变器直流侧电感有着较好的限流作用。(5)电流源型变换器具有双向功率传输能力。(6)输出波形接近正弦波，逆变器的并网电缆长度允许较长。(7)逆变器自身具有升压功能。可将可再生能源(如光伏电池)输出直接通过逆变器接入电网，无需DC/DC升压变换器。(8)部分直流母线电感可利用电缆的电感效应来实现，直流母线电感具有较长的寿命。而且随着有反向电压阻断能力的IGBT (RB-1GBT)的快速发展和商业化，电流源型逆变器应用将更加广泛。但是目前电流源型并网逆变器的控制都是基于电网电压定向的旋转坐标系的，而且都是针对正常对称电网条件的。而当电网发生不对称的故障电网电压情况时，由于电流源型并网逆变器在电网侧具有LC滤波器，采用传统旋转坐标系下控制器将必须同时控制正序和负序两个通道变量，控制策略较为复杂。而且传统控制方法设计时为了保证系统稳态时具有良好的并网电流谐波特性，常将系统设计较慢，从而影响系统暂态过程中的动态性能。
技术实现思路
针对现有技术的不足或缺陷，本专利技术旨在提供一种静止坐标系下复合控制电流源型并网逆变器，在系统稳态时采用基于内模原理的控制策略，在系统暂态时切换到基于开关预测控制策略，具有稳态时跟踪波形准确、暂态响应快的特点，而且可适用于各种不对称及谐波电压电网条件。为达成上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下:一种静止坐标系下复合控制电流源型并网逆变器，包括电源、并网电感、滤波电容、电流源型并网逆变器、直流母线电感、负载、电源电压检测及变换模块、入网电流检测及变换模块、滤波电容电压检测及变换模块、逆变器输出电流检测及变换模块、开关预测控制模块、基于内模原理的控制模块以及控制策略选择模块，其中:所述电源和并网电感的一端串联连接，所述并网电感的另一端和滤波电容并联连接且与电流源型并网逆变器的交流侧连接，所述电流源型并网逆变器的直流侧和直流母线电感的一端串联连接，所述直流母线电感另一端和负载连接，所述电源电压检测及变换模块用于检测三相电源电压UA，uB, uc,并将其通过3/2变换转为uα，ue，所述并网电流检测及变换模块用于检测三相并网电流iA，iB，i。，并将其通过3/2变换转为ia，ie，所述滤波电容电压检测及变换模块用于检测三相滤波电容电压1?, uCB, ucc,并将其通过3/2变换转为uca，u?，所述逆变器输出电流检测及变换模块用于检测三相滤波电容电压iwA，iwB, iw。，并将其通过3/2变换转为iwa，iw0，所述开关预测控制模块用于在暂态过程中为电流源型并网逆变器产生六路开关信号，所述基于内模原理的控制模块用于在稳态过程中为电流源型并网逆变器产生六路开关信号，所述控制策略选择模块用于在稳态和暂态过程中选择不同控制模块，其中:在稳态时选择所述基于内模原理的控制模块从而采用基于内模原理的控制策略，在暂态时选择所述开关预测控制模块从而采用基于开关预测的控制策略。进一步，所述基于内模原理的控制策略包括:利用一锁相环根据电源电压ua，U0生成电网电压相位Θ ;利用一并网电流参考值生成模块根据有功功率参考值P'无功功率参考值Q'电网电压ua，U0、电网电压相位Θ生成并网电流参考值C，/》；利用一基于内模原理的α轴和β轴电流控制器分别根据α轴电流误差和β轴电流误差生成电容电压参考值wL和;利用一电容电压控制器分别根据α轴电容电压误差和β轴电容电压误差生成电容电流参考值和‘.，将减去得到α轴逆变器输出电流参考值，将<减去得到β轴逆变器输出电流参考值利用一极坐标转换模块根据/1?和0生成电流源型逆变器调制因子ma和电流向量相角V ;利用一开关脉冲信号发生器根据逆变器调制因子ma和电流向量相角-产生六路开关信号。进一步，所述基于开关预测的控制策略包括:利用一锁相环根据电源电压ua，U0生成电网电压相位Θ ;利用一并网电流参考值生成模块根据输出有功功率参考值P'无功功率参考值Q'电网电压ua，U0、电 网电压相位Θ生成并网电流参考值利用一开关预测最优选择电流控制器根据k时刻并网电流i a (k)和ie (k)、电网电压Ua (k)和U0 (k)、电容电压uca (k)和Uce (k)，k+2时刻并网电流参考值2)和/> + 2)生成对应并网电流误差最小的k+2时刻电流源型并网逆变器最优开关状态SS(k+2);利用一开关脉冲信号发生器根据k+2时刻电流源型并网逆变器最优开关状态SS(k+2)产生六路开关信号。进一步，所述开关预测最优选择电流控制器生成对应并网电流误差最小的k+2时刻电流源型并网逆变器最优开关状态SS(k+2)的过程包括:步骤4.1:利用一程序启动|吴块对开关状态标识i，最优开关状态标识Opti,最优电流误差Opterror进行初始化，其中开关状态标识i和最优开关状态标识Opti，的初始值均为O,最优电流误差Opterror的初始值为105。步骤4.2:利用一开关状态标识更新模块对开关状态标识i进行累加；步骤4.3:利用一开关状态标识比较模块对开关状态标识i进行判断，判断其是否超过最大值，本实施例中，该最大值取为10 ;如果是，则直接利用一开关脉冲信号发生器根据k+2时刻电流源型并网逆变器最优开关状态SS(k+2)产生六路开关信号，否则进入步骤4.4。步骤4.4:利用一 k+Ι时刻系统状态预测模块预测k+Ι时刻并网电流i (k+Ι)和滤波电容电压uc(k+l)；步骤4.5:利用一 k+2时刻系统状态预测模块:预测k+2时刻并网电流i (k+2)和滤波电容电压uc (k+2)；步骤4.6:利用一电流误差比较模块比较当前开关状态标识下电流误差和当前最优电流误差Opterror，其中:如果当前开关状态标识下电流误差大于当前最优电流误差Opterror,则返回步骤4.2,否则进入步骤4.7 ；步骤4.7:利用一最优开关状态更新|吴块对最优开关状态标识Opt1、最优电流误差Opterror进行更新。进一步，所述控制策略选择模块基于在稳态和暂态实现切换过程的实现如下:步骤5.1:进入采样中断；步骤5.2:利用一 α轴电流参考值比较模块将k本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静止坐标系下复合控制电流源型并网逆变器，其特征在于，包括电源、并网电感、滤波电容、电流源型并网逆变器、直流母线电感、负载、电源电压检测及变换模块、入网电流检测及变换模块、滤波电容电压检测及变换模块、逆变器输出电流检测及变换模块、开关预测控制模块、基于内模原理的控制模块以及控制策略选择模块，其中：所述电源和并网电感的一端串联连接，所述并网电感的另一端和滤波电容并联连接且与电流源型并网逆变器的交流侧连接，所述电流源型并网逆变器的直流侧和直流母线电感的一端串联连接，所述直流母线电感另一端和负载连接，所述电源电压检测及变换模块用于检测三相电源电压uA,uB,uC，并将其通过3/2变换转为uα,uβ，所述并网电流检测及变换模块用于检测三相并网电流iA,iB,iC，并将其通过3/2变换转为iα,iβ，所述滤波电容电压检测及变换模块用于检测三相滤波电容电压uCA,uCB,uCC，并将其通过3/2变换转为uCα,uCβ，所述逆变器输出电流检测及变换模块用于检测三相滤波电容电压iwA,iwB,iwC，并将其通过3/2变换转为iwα,iwβ，所述开关预测控制模块用于在暂态过程中为电流源型并网逆变器产生六路开关信号，所述基于内模原理的控制模块用于在稳态过程中为电流源型并网逆变器产生六路开关信号，所述控制策略选择模块用于在稳态和暂态过程中选择不同控制模块，其中：在稳态时选择所述基于内模原理的控制模块从而采用基于内模原理的控制策略，在暂态时选择所述开关预测控制模块从而采用基于开关预测的控制策略。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王政，张兵，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：