专利名称：电网不对称故障下电压型pwm整流器功率补偿控制方法
技术领域：
本发明涉及电压型PWM整流器的控制方法，属于电力电子功率变换装置控制领域，特别涉及一种电网不对称故障下电压型PWM整流器功率补偿控制方法。
背景技术：
在电网发生不对称故障时，电网电压将发生不对称跌落，采用矢量控制策略的PWM整流器直流侧将出现二次谐波功率，导致直流母线电压波动、电网输入侧出现大量谐波，严重影响PWM整流器的输出品质。 在电网不对称故障时，电网电压会产生不对称跌落。此时，比较经典的PWM整流器控制方法是采用对称分量理论对系统进行正、负序分解，并分别建立相应的正、负序电流内环控制结构。该方法需要在电流内环进行正、负序分解运算，这将增加控制器的复杂程度，降低系统的动态响应。为了避免在电流环内进行正、负序分解运算，提高系统响应速度，有学者采用谐振控制器对正、负序电流统一进行调节，此方法虽然避免了电流内环中的正、负序计算，但是为了计算正、负序电流给定值，必须对系统中各分量进行正、负序分解，增加了控制方案的运算量。因此，有必要设计一种电网不对称故障下电压型PWM整流器的控制方法，使得控制系统运行时，不需要正、负序分解又可以对PWM整流器的功率脉动进行直接补偿，提高电网不对称故障条件下整流器的运行能力。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种电网不对称故障下电压型PWM整流器功率补偿控制方法，该方法不需要对电量进行正、负序分解运算，且能够对电压型PWM整流器的功率脉动进行直接补偿，获得稳定的输入有功功率和无功功率。本发明的技术方案为一种电网不对称故障下电压型PWM整流器功率补偿控制方法，其特征在于包括以下步骤(I)、检测三相电网电压、三相电网电流和直流侧电压，并通过锁相环计算电网电压旋转角速度和位置角；(2)、将检测到的三相电网电压和三相电网电流经3/2变换模块得到两相静止坐标系下的电网电压和电网电流；(3)、将步骤(2)得到的两相静止坐标系下的电网电压和电网电流以电网电压位置角度进行Park变换，得到同步旋转坐标下d、q轴电网电压和电网电流；(4)、根据两相旋转坐标下的电网电压和电网电流计算系统有功功率和无功功率；(5)、将步骤(4)得到的系统有功功率和无功功率实际值经过带通滤波器(I)、带通滤波器(2)得到系统有功功率和无功功率二倍频脉动实际值，将系统有功功率、无功功率二倍频脉动给定值分别与有功功率和无功功率二倍频脉动实际值作差，然后首先通过PI控制器(I)、PI控制器(2)计算得到PI控制器的输出电压，再经过补偿电压计算模块分别得到有功功率和无功功率二倍频补偿项，其中带通滤波器的中心角速度设置为二倍同步角速度；(6)、将直流侧电压给定值与步骤(I)得到的直流侧电压实际值的差经过PI控制器(3)后，计算得到旋转坐标系下d轴电流的给定值；(7)、将步骤(6)中计算得到的旋转坐标系下d轴电流的给定值与步骤(3)所计算得到的旋转坐标系下的d轴电流相减，然后经过PI控制器(4)计算得到旋转坐标系下d轴输出电压，设q轴电流给定值为O，其与步骤(3)所计算得到的q轴电流相减，然后经过PI控制器(5)计算得到旋转坐标系下q轴输出电压，将d、q轴输出电压经过前馈补偿解耦模块得到旋转坐标系下d、q轴电压的参考值；(8)、将步骤(7)中计算得到的旋转坐标系下d、q轴电压参考值和步骤(5)得到的二倍频补偿 项相加，以电网电压角度为变换角进行反Park变换，得到两相静止坐标系下的电压，该电压信号经过空间矢量脉宽调制后，产生控制功率器件的开关信号。本发明步骤(5)中所述的带通滤波器的中心角速度设置为二倍同步旋转角速度2 g，其频域表达式为
权利要求
1.一种电网不对称故障下电压型PWM整流器功率补偿控制方法，其特征在于包括以下步骤(I)、检测三相电网电压、三相电网电流和直流侧电压，并通过锁相环计算电网电压旋转角速度和位置角；(2)、将检测到的三相电网电压和三相电网电流经3/2变换模块得到两相静止坐标系下的电网电压和电网电流；(3)、将步骤(2)得到的两相静止坐标系下的电网电压和电网电流以电网电压位置角进行Park变换，得到同步旋转坐标下d、q轴电网电压和电网电流；(4)、根据两相旋转坐标下的电网电压和电网电流计算系统有功功率和无功功率；(5)、将步骤(4)得到的系统有功功率和无功功率实际值分别经过带通滤波器(I)、带通滤波器(2)得到系统有功功率和无功功率二倍频脉动实际值,将系统有功功率、无功功率二倍频脉动给定值分别与有功功率和无功功率二倍频脉动实际值作差，然后首先分别通过PI控制器⑴、PI控制器⑵计算得到PI控制器(I)、PI控制器⑵的输出电压，再经过补偿电压计算模块分别得到有功功率和无功功率二倍频补偿项，其中带通滤波器的中心角速度设置为二倍同步旋转角速度；(6)、将直流侧电压给定值与步骤(I)得到的直流侧电压实际值的差经过PI控制器(3)后，计算得到旋转坐标系下d轴电流的给定值；(7)、将步骤(6)中计算得到的旋转坐标系下d轴电流的给定值与步骤(3)所计算得到的旋转坐标系下的d轴电流相减，然后经过PI控制器(4)计算得到旋转坐标系下d轴输出电压，设q轴电流给定值为O，其与步骤(3)所计算得到的q轴电流相减，然后经过PI控制器(5)计算得到旋转坐标系下q轴输出电压，将d、q轴输出电压经过前馈补偿解耦模块得到旋转坐标系下d、q轴电压的参考值；(8)、将步骤(7)中计算得到的旋转坐标系下d、q轴电压参考值和步骤(5)得到的二倍频补偿项相加，以电网电压角度为变换角进行反Park变换，得到两相静止坐标系下的电压，该电压信号经过空间矢量脉宽调制后，产生控制功率器件的开关信号。
全文摘要
本发明公开了一种电网不对称故障下电压型PWM整流器功率补偿控制方法。本发明的技术方案要点为一种电网不对称故障下电压型PWM整流器功率补偿控制方法，将计算得到的输入有功功率、无功功率，经过带通滤波器和控制器，得到二倍频补偿电压，并补偿到传统矢量控制的输出电压中，最终得到了两相静止坐标系下的参考电压，该电压信号经过空间矢量脉宽调制后，产生控制功率器件的开关信号，实现有功功率和无功功率的稳定控制。本发明在电网不对称故障条件下，不需要对系统中的正、负序分量进行计算和分解，能够对电压型PWM整流器的功率脉动进行直接补偿，实现有功功率和无功功率的稳定控制，可以有效提高电网不对称故障条件下电压型PWM整流器的运行能力，算法简单，容易实现。
文档编号H02M7/219GK102916598SQ20121041597
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者王萌, 施艳艳 申请人:河南师范大学