单相双向变流器控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种单相双向变流器控制系统，工作状态设置模块根据单相双向变流器当前的运行参数判定下一时刻的有功功率参考值和无功功率参考值；运行参数采集模块采集交流侧的电压和电流，通过移相模块移相后由功率计算模块计算出交流侧的有功功率和无功功率；鲁棒下垂控制模块根据有功功率参考值和无功功率参考值对有功功率和无功功率进行鲁棒下垂控制，计算得到交流侧参考电压；参考电流生成模块根据交流侧参考电压和单相双向变流器的等效阻抗计算得到交流侧参考电流；电流控制器根据交流侧参考电流和交流侧电流生成用于产生PWM波的调制电压信号，输出至PWM波信号发生器。本发明实现了整流、逆变双向变流的统一控制，并提高了控制的鲁棒性。
【专利说明】
单相双向变流器控制系统
技术领域
[0001] 本发明属于变流器技术领域，更为具体地讲，设及一种单相双向变流器控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着全球经济和工业的快速发展，社会用电量需求的不断增加，煤炭、石油等常规 能源的逐渐枯竭，W及大量传统化石燃料的消耗而引起的环境问题，世界各国学者逐渐意 识到有必要发展新的能源供电方式一-分布式发电。分布式发电技术能充分利用多种可再 生能源，不仅可W缓解人类所面临的日益严重的能源危机和环境危机。然而，风能、太阳能、 潮软能等新能源发电系统具有显著的间歇性和随机性的特点，导致发电功率出现很大的波 动，因而引入直流储能单元可W对运种功率的波动进行很好的补充。
[0003] 单相的电力系统是配电网中可再生能源利用的一种重要形式，单相双向变流器可 W实现直流储能单元与交流电网之间的双向能量传递，可W将富余的电能转移到储能单 元，在电网供电不足时回馈给电网，从而有效调节电网峰谷，同时维持电网电压和频率的稳 定。单相双向变流器需要配置控制系统，W实现其逆变和整流两种功能。图1是单相双向变 流器控制系统在电网中的应用示意图。如图1所示，单相双向变流器控制系统监测单相双向 变流器交流侧的运行参数，根据运行参数生成PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调 审IJ)信号的控制信号，由PWM信号发生器生成PWM波，然后通过驱动电路来控制变流器的各个 开关管的导通与关断。
[0004] 单相逆变器控制系统可W控制单相逆变器的输出功率、机端电压、输出电流W及 电网频率具有某种特性。一般而言，主要有:恒功率控制、恒压恒频控制、下垂控制等。
[0005] 恒功率控制是利用单相逆变器的输出电压电流计算出有功功率和无功功率，分别 与给定的有功功率和无功功率参考值进行比较，产生的误差输入PUPropodional Integral,比例积分)控制器，从而产生电流内环参考电流，输入电流环控制，其输出信号作 为调制波，经过Ξ角载波调制产生SPWM波来控制单相逆变器开关管的通断，通过电流内环 和功率外环的双闭环控制来实现单相逆变器恒定输出功率的控制。
[0006] 恒压恒频控制在恒功率控制的外环做了一定改动，引入了一个控制器用于产生有 功功率和无功功率参考值。该控制器将采样回来的频率与参考频率进行比较之后，送入PI 控制器，得到有功功率参考值;将采样回来的交流侧电压有效值与参考交流侧电压有效值 进行比较之后，送入PI控制器，得到无功功率参考值。后续控制与恒功率控制一致。
[0007] 下垂控制是模拟同步发电机的功频特性的一种控制方法，将系统频率和逆变器机 端电压幅值测量回来，分别与系统额定频率和额定电压幅值作差之后，利用有功功率、无功 功率与系统频率、机端电压幅值的下垂特性来控制该差值，从而控制输出的有功功率和无 功功率。特别地，下垂控制与逆变器输出阻抗相关，阻性、感性、容性输出阻抗的下垂方程式 不同，需要根据不同的输出阻抗采用相应的下垂控制算法。
[000引对于整流器控制而言，目前pmi整流器是其中较常用的一类。pmi整流器的控制目 标是输出稳定的直流母线电压、获得单位功率因素和保证输入交流电流谐波含量小。一般 而言，可w有w下两种控制方法:直接电流控制、间接电流控制。
[0009] 直接电流控制是通过运算计算出交流输入电流指令值，再引入交流电流反馈，通 过对交流电流的直接控制而使其跟踪指令电流值。直接电流控制中有不同的电流跟踪控制 方法，其中最常见的是电流滞环比较控制。电流滞环比较控制系统是一个双闭环控制系统， 由电压外环和电流内环组成。电压外环是将直流电压设定值与采样回来的直流电压值比较 后，送入PI调节器。PI调节器的输出与交流电压同相位的正弦信号相乘之后，得到指令电 流。再将单相逆变器的实际并网电流与指令电流进行比较，二者的偏差作为滞环比较器的 输入，通过滞环比较器产生控制整流器开关管通断的PWM信号。滞环控制的基本原理是通过 设定滞环比较器的上下限，使得整流器的输出电流准确跟踪参考电流。
[0010] 间接电流控制也称为相位和幅值控制，该方法是将直流电压设定值与采样回来的 直流电压值比较后，送入PI调节器。PI调节器的输出id与交流电压同相位的正弦信号相乘 之后，再乘W电阻R，得到电流在R上的压降UR;乘W比交流电压相位超前90°的余弦信号，再 乘W电感L，得到电流在L上的压降；用交流电压信号减去和之后，用该信号产生控制整流器 开关管通断的PWM信号。运种控制方式稳定性较差，且电流响应速度相对较慢，易受外界参 数变化的影响，应用较少。
[0011] 现有的双向变流器由于工作在整流状态、逆变状态时的控制目标不同，所W采用 的控制方法不一样。变流器工作在逆变状态时，为了控制其输出功率、机端电压、输出电流 W及电网频率具有某种特性，所W-般采用恒功率、恒压恒频、下垂控制等控制方法;变流 器工作在整流状态时，为了获得稳定的直流母线电压、单位功率因素和保证输入交流电流 谐波含量小，一般采用直接电流控制、间接电流控制等控制方法。由于整流、逆变的控制方 法不统一，需要在不同的工作状态切换控制策略，不利于双向变流装置的调试和状态切换。 而且，现有的控制方法对因数值计算、干扰信号和参数漂移、元件不匹配等引起的误差敏 感，鲁棒性比较差。此外，当变流器工作在逆变状态时，多个变流器并联运行时，容易受到线 路阻抗和输出阻抗的影响，不能实现精确的功率分配。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种单相双向变流器控制系统，实 现整流、逆变双向变流的统一控制，提高控制的鲁棒性。
[0013] 为实现上述发明目的，本发明单相双向变流器控制系统包括工作状态设置模块， 运行参数采集模块、移相模块、功率计算模块、鲁棒下垂控制模块、参考电流生成模块和电 流巧制器，其中：
[0014] 工作状态设置模块采集直流储能单元的当前容量S。、电网交流侧的频率偏移量Δ f和当前有功功率参考值Pref，判定得到下一时刻有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref 发送给鲁棒下垂控制模块，判定方法的具体步骤为：
[001引 S1:如果S0<AS0c，λ表示比例系数，进入步骤S2，否则进入步骤S3;
[0016] S2:如果Δ f<-Tmax，Tmax表示频率偏移量绝对值的最大值，进入步骤S8,否则进入 步骤S9;
[0017] S3:如果ASoc含S〇< Soc，进入步骤S4，否贝赃入步骤S7;
[001引 S4:如果Pref >0，进入步骤S5，否则进入步骤S6;
[001 9] S5:如果A f >Tmax，进入步骤S9，否则进入步骤SIO;
[0020] S6:如果Δ f <-Tmax，进入步骤S10，否则进入步骤S9;
[0021] S7:如果Δ f <-Tmax，进入步骤S10,否则进入步骤S8;
[0022] S8 :令单相双向变流器工作在待机状态，有功功率参考值Pref = 0，无功功率参考值 Qref = 0；
[0023] S9:令单相双向变流器工作在整流状态，有功功率参考值Pref = -P〇，P〇为大于零的 常数，无功功率参考值Qref = 0 ;
[0024] S10:令单相双向变流器工作在逆变状态，有功功率参考值Pref = P〇,根据预设的功 率因素和有功功率参考值Pref计算无功功率参考值Qref = Q〇;
[0025] 运行参数采集模块采集单相双向变流器交流侧的电压U和电流i，将电压U发送给 移相模块、鲁棒下垂控制模块和参考电流生成模块，将电流i发送给移相模块和电流控制 器；
[0026] 移相模块将接收到的电压U和电流i分别移相90°，构造出αβ静止坐标系下的电压 Ua、ue和电流ia、ie，发送给功率计算模块；
[0027] 功率计算模块将电压Ua、ue和电流ia、ie经过化rk变换得到dq旋转坐标系下的电压 分量Ud、Uq和电流分量id、iq，计算出虚拟的Ξ相无功功率化和有功功率Pi，计算得到交流侧 的无功功率Q =化/3和有功功率P = Pi/3,将无功功率Q和有功功率P发送给鲁棒下垂控制模 块；
[0028] 鲁棒下垂控制模块根据工作状态设置模块发送的有功功率参考值Pref和无功功率 参考值Qref，运行参数采集模块发送的交流侧电压U，W及功率计算模块发送的无功功率Q和 有功功率P，计算得到单相变流器交流侧参考电压e的幅值E和相角皆，将交流侧参考电压e 发送给参考电流计算模块;E和口的计算公式分别为：
[0029] E = J ( ke ( Urrf-Urms ) -kQ ( Q巧广Q ))
[0030] φ'.二 \_ k 1,( P"f -P、)
[0031] 其中，Uref表示交流侧电压额定有效值，Urms表示根据交流侧电压U计算得到的交流 侧电压有效值，ke表示比例系数，kg表示无功下垂系数，ω ref表示交流侧额定角频率，kp表示 有功下垂系数；
[0032] 参考电流生成模块接收运行参数采集模块发送的交流侧电压U和鲁棒下垂控制模 块发送的交流侧参考电压e，计算得到交流侧参考电流iref，发送给电流控制器;交流侧参考 电流iref的计算公式为：
[0033]
[0034] 其中，Z = R+j ω?为单相双向变流器的等效阻抗；
[0035] 电流控制器接收运行参数采集模块发送的交流侧电压i和参考电流计算模块发送 的参考电流iref，生成用于产生PWM波的调制电压信号化，输出至PWM波信号发生器；
[0036] PWM波信号发生器根据调制电压信号Ur产生PWM波，经驱动电路来控制单相双向变 流器开关管的导通与关断。
[0037] 本发明单相双向变流器控制系统，工作状态设置模块根据单相双向变流器当前的 运行参数判定下一时刻的有功功率参考值和无功功率参考值;运行参数采集模块采集交流 侧的电压和电流，通过移相模块移相后由功率计算模块计算出交流侧的有功功率和无功功 率;鲁棒下垂控制模块根据有功功率参考值和无功功率参考值对有功功率和无功功率进行 鲁棒下垂控制，计算得到交流侧参考电压;参考电流生成模块根据交流侧参考电压和单相 双向变流器的等效阻抗计算得到交流侧参考电流;电流控制器根据交流侧参考电流和交流 侧电流生成用于产生PWM波的调制电压信号，输出至PWM波信号发生器。
[0038] 本发明具有W下有益效果：
[0039] (1)本发明通过工作状态设置模块来设置下一时刻有功功率参考值和无功功率参 考值，实现对单相双向变流器的工作状态设置，针对有功功率参考值和无功功率参考值提 出控制策略，无论该单相变流器工作在逆变还是整流状态，其控制策略是一致的，不需要切 换控制策略，实现了整流、逆变双向变流统一控制；
[0040] (2)本发明采用鲁棒下垂控制，可W提高单相双向变流器运行的鲁棒性；
[0041] (3)当电流控制器采用比例谐振控制器时，借助其跟踪交流电流具有快速性和准 确性的优势，提高单相双向变流器的动态响应性能。
【附图说明】
[0042] 图1是单相双向变流器控制系统在电网中的应用示意图；
[0043] 图2是本发明单相双向变流器控制系统的【具体实施方式】结构图；
[0044] 图3是工作状态切换流程图。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，W便本领域的技术人员更好地 理解本发明。需要特别提醒注意的是，在W下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许 会淡化本发明的主要内容时，运些描述在运里将被忽略。
[0046] 实施例
[0047] 图2是本发明单相双向变流器控制系统的【具体实施方式】结构图。如图1所示，本发 明单相双向变流器控制器包括工作状态设置模块1、运行参数采集模块2、移相模块3、功率 计算模块4、鲁棒下垂控制模块5、参考电流生成模块6、电流控制器7和PWM波信号发生器8。 下面分别对各个模块进行说明。
[004引 ?工作状态设置模块
[0049] 工作状态设置模块1用于判定当前单相双向变流器的工作状态，从而确定对应的 有功功率参考值Pref，Pref的值决定单相变流器是工作在逆变状态还是整流状态：当为正值 时，该单相变流器向电网输出有功功率，工作在逆变状态；当为负值时，该单相变流器从电 网吸收有功功率，工作在整流状态。在本发明中，无论单相变流器工作在逆变还是整流状 态，控制策略是一致的，不需要切换控制策略，从而实现了整流、逆变双向变流统一控制。
[0050] 考虑到直流储能单元的容量过低时，不能工作在逆变状态;直流储能单元的容量 达到最大值时，不能工作在整流状态。记直流储能单元的当前容量为S。，记直流储能单元的 额定容量为S。。，当S〇<AS〇c时，λ表示比例系数，取值范围一般为λΕ [5%，10% ]，具体值可W 根据实际情况设置，储能单元的电池电量过低，不能继续放电，所W变流器不能工作在逆变 状态；当Sd = S。。时，储能单元的电池电量达到额定容量，不能继续充电，变流器不能工作在 整流状态。当AS。。< S〇<S〇c时，整流器可W工作在逆变状态也可W工作在整流状态。
[0051 ]当单相双向变流器工作在逆变状态时，如果Sd<AS。。，储能单元的电池电量过低， 不能继续放电，单相双向变流器切换为整流状态或者待机状态。当单相双向变流器工作在 整流状态时，如果5。= 5。。，储能单元的电池电量达到额定容量，不能继续充电，单相双向变 流器切换为逆变状态或者待机状态。
[0052] 由于电网频率是一个定值，可W存在一定范围内的偏移。当单相双向变流器工作 在整流状态时，如果电网频率f下降很多，需要将变流器切换为逆变状态，Pref由负值切换为 正值，W维持电网频率稳定。当单相双向变流器工作在逆变状态时，如果电网频率f上升很 多，需要将变流器切换为整流状态，Pref由正值切换为负值，W维持电网频率稳定。
[0053] 因此为了判定单相双向变流器的工作状态，工作状态设置模块1需要采集直流储 能单元的当前容量S。和电网交流侧的频率偏移量Δ f，频率偏移量Δ f就是当前频率f与额 定频率fN的差值，即Af = f-fN，并且还需要得到当前单相双向变流器的工作状态，即采集当 前的有功功率参考值Pref，通过运Ξ个参数来判断单相变流器下一时刻的工作状态，设置对 应的有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref，实现变流器的工作状态切换。工作状态设 置模块1将有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref发送给鲁棒下垂控制模块5，W便实现 鲁棒下垂控制。
[0054] 图3是工作状态切换流程图。如图3所示，工作状态设置模块1根据直流储能单元的 当前容量S。和电网交流侧的频率偏移量Δ f进行工作状态判定的具体步骤为：
[0化5] S301:判断是否S〇<AS。。，如果是，进入步骤S302，否则进入步骤S303。
[0056] S302 :判断是否Δ f < -Tmax，Tmax表示频率偏移量绝对值的最大值，在当前电网标准 中，频率偏移量的范围为± 0.2Hz，也就是Tmax = 0.2Hz。如果是，进入步骤308，否则进入步骤 S309。当直流储能单元当前容量S。很小时，不能继续放电，因此只能工作在整流或待机状 态，频率正常时切换为整流，不正常时则切换为待机。
[0057] S303:判断是否ASoc < S〇<S〇c，如果是，进入步骤S304，如果不是，即S〇 = Soc，进入步 骤S307。
[005引S304:判断是否Pref>0,即当前单相双向变流器是否工作在逆变状态，如果是，进 入步骤S305，否则进入步骤S306;
[0化9] S305:判断是否Δ f >Tmax，如果是，进入步骤S309，否则进入步骤S310。
[0060] S306:判断是否Δ f <-Tmax，如果是，进入步骤S310，否则进入步骤S309。
[0061 ]从步骤S303至步骤S306可W看出，当直流储能单元的当前容量适中，单相双向变 流器既可W工作在逆变状态，也可W工作在整流状态，则根据当前的工作状态（即Pref的值） 和频率偏移量Af来判断需要切换的状态。首先判断是否Pref>0来选择频率判定的方式，如 果频率不正常则进行状态切换，正常则保持原工作状态。
[0062] S307:判断是否Af<-Tmax，如果是，进入步骤S310,否则进入步骤S308。
[0063] 从步骤S303和步骤S307可W看出，当直流储能单元的容量达到额定容量时，即S。 = S。。，单相双向变流器只能工作在逆变或待机状态，频率正常时设置为逆变状态，不正常时 则设置为待机状态。
[0064] S308:令单相双向变流器工作在待机状态，即令有功功率参考值Pref = 0，无功功率 参考值Qref = 0。
[0065] S309:令单相双向变流器工作在整流状态，即令有功功率参考值Pref = -Po，P日为大 于零的常数，即有功功率参考值的绝对值，无功功率参考值Qref = ο。
[0066] S310:令单相双向变流器工作在逆变状态，即令有功功率参考值Pref = P〇,根据预 设的功率因素和有功功率参考值Pref计算无功功率参考值Qref = Q〇。
[0067] ?运行参数采集模块
[0068] 运行参数采集模块2采集单相双向变流器交流侧的电压U和电流i，将电压U发送给 移相模块3、鲁棒下垂控制模块5和参考电流生成模块6;将电流i发送给移相模块3和电流控 制器7。
[0069] ?移相模块
[0070] 移相模块3将接收到的电压U和电流i分别移相90%构造出静止坐标系下的电压 ua、ue和电流ia、ie，发送给功率计算模块4。其中，分别W交流侧电压U和电流i作为α轴，构造 αβ坐标系。该转换是本技术领域的常用手段，在此不再寶述。
[0071] ?功率计算模块
[0072] 功率计算模块4将电压ua、ue和电流ia、ie经过化rk变换得到dq旋转坐标系下的电 压分量Ud、Uq和电流分量id、iq。
[0073]
[0074] 其中
Θ是α轴与d轴之间的夹角。
[0075] 计算出虚拟的Ξ相无功功率化和有功功率Pi，计算公式如下：
[0076] Qi = Uqid-Udiq
[0077] Pi = udid+Uqiq
[0078] 然后将化和Pi分别缩小至Ξ分之一，得到交流侧的无功功率Q和有功功率P，也就是 说Q =化/3，P = Pi/3,然后将无功功率Q和有功功率P发送给鲁棒下垂控制模块5。
[0079] ?鲁棒下垂控制模块
[0080] 鲁棒下垂控制模块5根据工作状态设置模块1发送的有功功率参考值Pref和无功功 率参考值Qref，运行参数采集模块2发送的交流侧电压U，w及功率计算模块4发送的无功功 率Q和有功功率P进行鲁棒下垂控制，计算得到单相变流器交流侧参考电压e的幅值E和相角 聲，即交流侧参考电压€ = ￡sin取，将交流侧参考电压e发送给参考电流生成模块6，参考电 压e的幅值E和相角巧计算公式分别为：
[0081 ] E = J ( ke ( Urrf-Urms ) -kQ ( Q巧广Q ))
[0082] (6) = j(巧-又-/>( C" 一戶)）
[0083] 其中，Uref表示交流侧电压额定有效值，Urms表示根据交流侧电压U计算得到的交流 侧电压有效值，ke表示比例系数，kg表示无功下垂系数，ω ref表示交流侧额定角频率，kp表示 有功下垂系数。鲁棒下垂控制的相关参数可W根据实际需要来具体设置。
[0084] 本发明所使用的鲁棒下垂控制方式相对于传统下垂控制方式具有较强的鲁棒性， 可w使单相双向变流器具有很强的鲁棒性，对因数值计算、干扰信号和参数漂移、元件不匹 配等引起的误差不敏感。变流器工作在逆变状态时，当多个变流器并联运行时，由于鲁棒下 垂控制引入了 一个积分环节，功率分配不再受输出阻抗的影响，能实现功率的精确分配；引 入的(Uref-Urms)反馈环节，能抵消因负荷变动或下垂特性带来的电压波动，使变流器的输出 电压能够稳定在一定范围内。
[0085] ?参考电流生成模块
[0086] 参考电流生成模块6接收运行参数采集模块2发送的交流侧电压U和鲁棒下垂控制 模块5发送的交流侧参考电压e，计算得到交流侧参考电流iref，发送给电流控制器7。在本发 明中，由于单相双向变流器控制器串联在回路中，因此引入一个单相双向变流器的等效阻 抗Z = R+jwL，其中R表示等效电阻，L表示等效电感，然后采用W下公式计算交流侧参考电 流 iref :
[0087]
[008引 ?电流控制器
[0089] 电流控制器7接收运行参数采集模块2发送的交流侧电压i和参考电流生成模块6 发送的参考电流iref，生成用于产生Pmi波的调制电压信号Ur，输出至Pmi波信号发生器。目 前业内已经有多种采用不同算法的电流控制器，可W根据需要进行选用。本实施例中优选 比例谐振控制器作为电流控制器。
[0090] 比例谐振控制器的传递函数为：
[0091]
[0092] 其中，λρ为比例环节系数;λκ为谐振环节系数；ω为谐振角频率，即交流侧电流i的 基波角频率；ω。为截止频率;S表示拉普拉斯算子。
[0093] 系数λρ主要影响非谐振频率处的增益大小，它决定了系统幅值裕度、相角裕度和 动态性能，其调整方式与PID的比例系数相似，选择合适的比例环节系数可W抑制扰动。λκ 反应了比例谐振控制器在谐振频率处的增益大小。ω。决定了控制器的谐振带宽，ω。越小， 比例谐振控制器对输入信号的控制效果越明显，但此时比例谐振控制器对输入信号频率波 动越敏感，一般情况下，ω。的取值在5~15rad/s之间。
[0094] 采用比例谐振控制对输入电流进行跟踪控制时，其稳态误差为0，因此它对交流电 流的跟踪更准确。比例谐振控制器在基波频率处具有很大的增益，因此它对交流电流的跟 踪更快速，从而大大提局了动态响应性能。
[00M] ^ΡΙΜ波信号发生器
[0096] Ρ歷波信号发生器8根据电流控制器7发送的调制电压信号Ur产生Ρ歷波，经驱动电 路来控制单相双向变流器开关管的导通与关断。PWM波信号发生器是一种常用的信号发生 器，其具体结构和工作原理在此不再寶述。
[0097] 尽管上面对本发明说明性的【具体实施方式】进行了描述，W便于本技术领域的技术 人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于【具体实施方式】的范围，对本技术领域的普通技 术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，运些 变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
【主权项】
1. 一种单相双向变流器控制系统，其特征在于，包括工作状态设置模块、运行参数采集 模块、移相模块、功率计算模块、鲁棒下垂控制模块、参考电流生成模块、电流控制器和PWM 波信号发生器，其中： 工作状态设置模块采集直流储能单元的当前容量S。、电网交流侧的频率偏移量△ f和当 前有功功率参考值Prrf，判定得到下一时刻有功功率参考值Prrf和无功功率参考值Q rrf发送 给鲁棒下垂控制模块，判定方法的具体步骤为： S1:如果S〇<AS。。，进入步骤S2，否则进入步骤S3; S2:如果Δ f <-Tmax，Tmax表示频率偏移量绝对值的最大值，进入步骤S8，否则进入步骤 S9； S3:如果AS。。< S〇<S。。，进入步骤S4，否则进入步骤S7; S4:如果Pref >0，进入步骤S5，否则进入步骤S6; S5:如果Δ f >Tmax，进入步骤S9，否则进入步骤S10; S6:如果Δ f <-Tmax，进入步骤S10，否则进入步骤S9; S7:如果Δ f <-Tmax，进入步骤S10，否则进入步骤S8; S8:令单相双向变流器工作在待机状态，有功功率参考值Pref = 0，无功功率参考值Qref =〇； S9:令单相双向变流器工作在整流状态，有功功率参考值Prrf = -PQ，PQ为大于零的常数， 无功功率参考值Qref = 〇; S10:令单相双向变流器工作在逆变状态，有功功率参考值Pre3f = Po,根据预设的功率因 素和有功功率参考值Pref计算无功功率参考值Qref = Q〇; 运行参数采集模块采集单相双向变流器交流侧的电压u和电流i，将电压u发送给移相 模块、鲁棒下垂控制模块和参考电流生成模块，将电流i发送给移相模块和电流控制器； 移相模块将接收到的电压u和电流i分别移相90°，构造出αβ静止坐标系下的电压Ua、Uf! 和电流ia、b，发送给功率计算模块； 功率计算模块将电压Ua、Ufi和电流id、ip经过Park变换得到dq旋转坐标系下的电压分量 ud、uq和电流分量id、iq，计算出虚拟的三相无功功率Gh和有功功率Pi，计算得到交流侧的无 功功率Q = Q1;/3和有功功率ΡιΡ^，将无功功率Q和有功功率P发送给鲁棒下垂控制模块； 鲁棒下垂控制模块根据工作状态设置模块发送的有功功率参考值Pm和无功功率参考 值Qref，运行参数采集模块发送的交流侧电压U，以及功率计算模块发送的无功功率Q和有功 功率P，计算得到单相变流器交流侧参考电压e的幅值E和相角f,将交流侧参考电压e发送 给参考电流计算模块;E和P的计算公式分别为： E = J ( ke ( Uref _Urms ) _kQ ( Qref _Q )) 其中，Urrf表示交流侧电压额定有效值，Urms表示根据交流侧电压U计算得到的交流侧电 压有效值，表示比例系数，kg表示无功下垂系数，ω 表示交流侧额定角频率，kp表示有功 下垂系数； 参考电流生成模块接收运行参数采集模块发送的交流侧电压u和鲁棒下垂控制模块发 送的交流侧参考电压e，计算得到交流侧参考电流irrf，发送给电流控制器;交流侧参考电流 irrf的计算公式为：其中，Z = R+j ω L为单相双向变流器控制系统的等效阻抗； 电流控制器接收运行参数采集模块发送的交流侧电压i和参考电流计算模块发送的参 考电流iref，生成用于产生PWM波的调制电压信号Ur，输出至PWM波信号发生器； P丽波信号发生器根据调制电压信号Ur产生P丽波，经驱动电路来控制单相双向变流器 开关管的导通与关断。2.根据权利要求1所述的单相双向变流器控制系统，其特征在于，所述电流控制器采用 比例谐振控制器。
【文档编号】H02M7/797GK105871242SQ201610225859
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】张昌华, 罗曼, 蒋晨, 王鹏, 杨文龙, 陈昕, 吴云峰, 廖永波, 陈树恒, 刘群英
【申请人】电子科技大学