專利名稱：基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的三相并網(wǎng)逆變器電流解耦控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三相并網(wǎng)逆變器控制方法，尤其是基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的三相并網(wǎng)逆變 器電流解耦控制方法。
背景技術(shù)：
具有LCL濾波的三相并網(wǎng)逆變電源，其主電路和控制框圖參見

圖1所示，通常包 括基于高頻開關(guān)的三橋臂三相逆變電路、用于逆變并網(wǎng)連接的三相LCL低通濾波器(三相 對稱)、三相電流變送器與電流檢測電路以及逆變控制器，其中逆變控制器包含了電流控制 環(huán)和PWM脈沖發(fā)生器，在并網(wǎng)運(yùn)行時為輸出電流控制，以保證并網(wǎng)發(fā)電的電能質(zhì)量。由于 三相電流相互關(guān)聯(lián)，可以將三相電壓和電流通過同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換從ABC三相靜止坐標(biāo) 系轉(zhuǎn)換到dq兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系內(nèi)，以便于對基波信號做更好的控制。經(jīng)過同步旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)變換后，LCL濾波三相并網(wǎng)逆變輸出電路模型如圖2所示。其中，L1為逆變側(cè)電感L1A、 Lib> Lic的電感量，L2為電網(wǎng)側(cè)電感L2A、L2B、L2C的電感量，C為濾波電容Ca、Cb、Cc的電容量， 正交信號(ild，ilq)和(i2d，i2q)分別為逆變側(cè)三相電感電流(i1A，i1B，ilc)和電網(wǎng)側(cè)電感電 流(i2A，i2B，i2C)經(jīng)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換后在dq兩相坐標(biāo)系中的對應(yīng)量，(ud, uq), (ucd, ucq)和 (uGd, uGq)分別為逆變側(cè)三相輸出電壓(uA，uB, uc)、濾波電容電壓(u。A，ucB, ucC)和電網(wǎng)電壓 (uGA, uGB, uGC)在dq兩相坐標(biāo)系中的對應(yīng)量。由于進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)變換，系統(tǒng)的d相和q相信號 間存在著復(fù)雜的耦合。d、q兩相電流除了受到控制量(Ud，U(1)的影響，還受逆變側(cè)電感電流 耦合、電網(wǎng)側(cè)電感電流耦合及電容電壓耦合的影響。為了對d、q兩相電流進(jìn)行獨(dú)立精確的 控制，需要對系統(tǒng)做解耦處理。傳統(tǒng)的解耦運(yùn)算常常從系統(tǒng)中選取狀態(tài)變量并直接用于解 耦項，存在著狀態(tài)變量采樣量多、計算量大、微分運(yùn)算干擾大等各種問題，對控制系統(tǒng)的成 本和控制性能都產(chǎn)生了不利的影響。如圖3所示，采用狀態(tài)反饋解耦控制的并網(wǎng)逆變控制 系統(tǒng)需采集電容電壓、電感電流等多路電量信息，并進(jìn)行微分運(yùn)算來實現(xiàn)電流解耦控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的三相并網(wǎng)逆變器電流解耦控 制方法，在系統(tǒng)輸出電流控制要求下，簡化系統(tǒng)各相電量與控制量間的耦合關(guān)系，減少狀態(tài) 量采樣數(shù)量和運(yùn)算量，避免微分運(yùn)算，改善系統(tǒng)的控制性能。本發(fā)明的基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的三相并網(wǎng)逆變器電流解耦控制方法，包括三相 并網(wǎng)逆變器主電路、三相電流檢測電路和逆變控制器，其中三相并網(wǎng)逆變器主電路包含了 基于高頻開關(guān)的三橋臂三相逆變電路和用于逆變并網(wǎng)連接的三相LCL低通濾波器兩部分， 三相電流檢測電路包含了用于三相LCL低通濾波器逆變側(cè)電感電流檢測和電網(wǎng)側(cè)電感電 流檢測的兩組電流變送器，逆變控制器包含了從ABC三相靜止坐標(biāo)系到dq兩相同步旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系的變換、信號誤差計算和比例積分調(diào)節(jié)、去耦運(yùn)算的電流控制環(huán)和PWM脈沖發(fā)生器，其 特征在于由電流控制環(huán)對三相LCL低通濾波器逆變側(cè)電感電流信號和電網(wǎng)側(cè)電感電流信 號分別經(jīng)過同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換后獲得的兩組正交信號ild、和i2d、、作dq兩相加權(quán)計算，由此得到的dq兩相加權(quán)平均值作為dq兩相電流控制環(huán)的反饋信號和去耦信號，將dq 兩相電流控制環(huán)的反饋信號與同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下dq兩相電流給定信號進(jìn)行比較，比較后 輸出的兩相誤差信號分別輸入dq兩相比例積分調(diào)節(jié)器，以d相比例積分調(diào)節(jié)器的輸出信號 減去q相去耦信號與特定乘數(shù)的積，q相比例積分調(diào)節(jié)器的輸出信號加上d相去耦信號與 特定乘數(shù)的積，作為dq兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的開關(guān)占空比信號，通過PWM脈沖發(fā)生器產(chǎn) 生三相并網(wǎng)逆變器的開關(guān)控制脈沖，用以控制并網(wǎng)逆變器的輸出電流波形和幅值，其中，對 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換后獲得的兩組正交信號作dq兩相加權(quán)計算時，逆變側(cè)電感電流信號ild、 ilq的權(quán)值為LCL低通濾波器逆變側(cè)電感量與該濾波器每相總電感量的比值，電網(wǎng)側(cè)電感電 流信號i2d、iM的權(quán)值為LCL低通濾波器電網(wǎng)側(cè)電感量與該濾波器每相總電感量的比值，上 述的與去耦信號相乘的特定乘數(shù)為LCL低通濾波器每相總電感的基波感抗與三相并網(wǎng)逆 變器直流側(cè)電壓之比。
本發(fā)明的技術(shù)原理說明如下
分析帶有三相LCL低通濾波器的并網(wǎng)逆變器，當(dāng)同步旋轉(zhuǎn)變換的角頻率為ω時，可以 得到dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系內(nèi)并網(wǎng)逆變輸出的狀態(tài)方程為
權(quán)利要求
1.基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的三相并網(wǎng)逆變器電流解耦控制方法，包括三相并網(wǎng)逆變 器主電路、三相電流檢測電路(4)和逆變控制器，其中三相并網(wǎng)逆變器主電路包含了基于高 頻開關(guān)的三橋臂三相逆變電路(1)和用于逆變并網(wǎng)連接的三相LCL低通濾波器(2)兩部分， 三相電流檢測電路(4 )包含了用于三相LCL低通濾波器逆變側(cè)電感電流檢測和電網(wǎng)側(cè)電感 電流檢測的兩組電流變送器(3 )，逆變控制器包含了從ABC三相靜止坐標(biāo)系到dq兩相同步 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換、信號誤差計算和比例積分調(diào)節(jié)、去耦運(yùn)算的電流控制環(huán)(5)和PWM脈沖 發(fā)生器(6 )，其特征在于由電流控制環(huán)(5 )對三相LCL低通濾波器逆變側(cè)電感電流信號和電 網(wǎng)側(cè)電感電流信號分別經(jīng)過同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換后獲得的兩組正交信號ild、和i2d、、作 dq兩相加權(quán)計算，由此得到的dq兩相加權(quán)平均值作為dq兩相電流控制環(huán)的反饋信號和去 耦信號，將dq兩相電流控制環(huán)的反饋信號與同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下dq兩相電流給定信號進(jìn)行 比較，比較后輸出的兩相誤差信號分別輸入dq兩相比例積分調(diào)節(jié)器，以d相比例積分調(diào)節(jié) 器的輸出信號減去q相去耦信號與特定乘數(shù)的積，q相比例積分調(diào)節(jié)器的輸出信號加上d相 去耦信號與特定乘數(shù)的積，作為dq兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的開關(guān)占空比信號，通過PWM脈 沖發(fā)生器產(chǎn)生三相并網(wǎng)逆變器的開關(guān)控制脈沖，用以控制并網(wǎng)逆變器的輸出電流波形和幅 值，其中，對同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換后獲得的兩組正交信號作dq兩相加權(quán)計算時，逆變側(cè)電感 電流信號ild、ilq的權(quán)值為LCL低通濾波器逆變側(cè)電感量與該濾波器每相總電感量的比值， 電網(wǎng)側(cè)電感電流信號i2d、i2q的權(quán)值為LCL低通濾波器電網(wǎng)側(cè)電感量與該濾波器每相總電 感量的比值，上述的與去耦信號相乘的特定乘數(shù)為LCL低通濾波器每相總電感的基波感抗 與三相并網(wǎng)逆變器直流側(cè)電壓之比。
全文摘要
本發(fā)明公開的基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的三相并網(wǎng)逆變器電流解耦控制方法，對于具有LCL濾波器的并網(wǎng)逆變器，采用坐標(biāo)變換將逆變?nèi)噍敵鲭娏餍盘柡碗娋W(wǎng)側(cè)三相電流信號變換為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系內(nèi)兩組正交電流信號，并對這兩組正交電流信號計算加權(quán)平均值，以此作為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下逆變器電流控制的反饋信號和去耦信號，反饋信號與控制給定信號進(jìn)行比較，得到的誤差信號經(jīng)過比例積分調(diào)節(jié)后，與去耦信號做組合運(yùn)算，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下控制三相逆變開關(guān)運(yùn)行的脈沖占空比信號，從而實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流波形和幅值控制。本發(fā)明方法可有效解決LCL濾波三相并網(wǎng)逆變器三相電流控制存在的信號耦合問題，增強(qiáng)對各相輸出電流的獨(dú)立控制能力，使并網(wǎng)系統(tǒng)獲得良好的輸出電流波形。
文檔編號H02J3/38GK102142694SQ20111006611
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者張俊, 徐德鴻, 沈國橋 申請人:浙江大學(xué)