專利名稱：一種變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)的不均流控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變流器的控制方法，具體地，涉及一種用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域的變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)的不均流控制方法。
背景技術(shù)：
能源是當(dāng)今人類面臨的重大問(wèn)題，由于信息技術(shù)的飛快發(fā)展，電力電子技術(shù)是能源變換與信息控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著電力電子技術(shù)在電氣節(jié)能、新能源發(fā)電、電能傳輸、電氣牽引、大型油氣輸送和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，單機(jī)容量不斷增大，大功率電力電子面臨諸多問(wèn)題與挑戰(zhàn)。受到目前電力電子器件制造工藝的限制，單臺(tái)變流器已無(wú)法滿足大功率傳送的要求，因此變流器并聯(lián)技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。采用變流器并聯(lián)技術(shù)具有可有效提高功率等級(jí)，增加系統(tǒng)可靠性和效率，減少成本和電壓、電流紋波，且易于模塊化設(shè)計(jì)和系統(tǒng)配置，靈活性更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在大功率場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用前景。 在單臺(tái)變流器系統(tǒng)中，由于不存在并聯(lián)單元之間的控制脈沖不一致性以及阻抗不一致性問(wèn)題，因此不用考慮不均流問(wèn)題。但是在變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)中，當(dāng)交流側(cè)濾波電抗較小(數(shù)十微亨以內(nèi))時(shí)，很小的控制脈沖差異或阻抗差異就會(huì)造成很大的不均流問(wèn)題。不均流問(wèn)題會(huì)使功率器件承受的電流應(yīng)力不均衡，造成個(gè)別變流器過(guò)載，影響其使用壽命，并限制整套系統(tǒng)容量的增加。如圖I所示，為一種現(xiàn)有變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)，由η個(gè)三相PWM變流器直接并聯(lián)而成，它包括直流電壓源、直流母線電容器組、η個(gè)三相PWM變流器和交流側(cè)輸出三相電抗器，直流電壓源提供直流側(cè)電壓，直流母線電容器組起到濾波和穩(wěn)壓的作用，三相PWM變流器起到傳輸交流電壓的作用，交流側(cè)輸出三相電抗器起到濾波和防止母線短路的作用。其中直流電壓源的正端與直流母線電容器組的正極性端相連，直流電壓源的負(fù)端與直流母線電容器組的負(fù)極性端相連，直流母線電容器組的正極性端與三相PWM變流器的正直流母線相連，直流母線電容器組的負(fù)極性端與三相PWM變流器的負(fù)直流母線相連，三相PWM變流器的交流側(cè)輸出端與交流側(cè)輸出三相電抗器的一端相連，交流側(cè)輸出三相電抗器的另一端與三相交流電機(jī)的定子相連。η個(gè)三相PWM變流器并聯(lián)，它們的直流側(cè)通過(guò)直流母線電容器組并聯(lián)，它們的交流側(cè)通過(guò)交流側(cè)輸出三相電抗器的輸出端并聯(lián)。該變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)的控制器的核心采用數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP和可編程器件FPGA。該系統(tǒng)不均流問(wèn)題會(huì)使功率器件承受的電流應(yīng)力不均衡。如公開號(hào)為CN101521454A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，該發(fā)明提出了由預(yù)先確定為主機(jī)的電源裝置對(duì)其輸出電流進(jìn)行采樣，并接收來(lái)自作為從機(jī)的其它電源裝置的輸出電流信號(hào)，進(jìn)行均流處理后獲得目標(biāo)輸出電流，并將均流調(diào)節(jié)信號(hào)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線的廣播命令發(fā)送給各從機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并聯(lián)均流，該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)并聯(lián)均流，但由于各并聯(lián)單元之間存在電壓差，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，而且并聯(lián)單元之間有主從機(jī)之分且主從機(jī)需要通信，不利于系統(tǒng)冗余性和可靠性設(shè)計(jì)。又如文獻(xiàn)(OllilaJaakko. Parallel connection of inverters:European, 1906518 [P]. 2008-02-04.)提出了采用串行通信的方式來(lái)同步各并聯(lián)單元的調(diào)制波計(jì)數(shù)器，保證變流器各并聯(lián)單元控制脈沖的一致性，但是該方法無(wú)法解決由于阻抗不一致導(dǎo)致的不均流問(wèn)題，而且該方法含有通信線，使得并聯(lián)單元之間的距離受到限制，且易受電磁干擾，此外，由于并聯(lián)單元之間有主從之分，使得系統(tǒng)冗余性不佳。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)的不均流控制方法，該方法擬合出補(bǔ)償時(shí)間的函數(shù)關(guān)系曲線，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，使用靈活方便，可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意并聯(lián)單元的任意相進(jìn)行補(bǔ)償，不需要改變控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不需要增加任何硬件。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下了技術(shù)方案一種變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)的不均流控制方法，該不均流控制方法是通過(guò)延時(shí)控制脈沖的下降沿(即延時(shí)關(guān)斷)來(lái)抑制變流器多單元并聯(lián)時(shí)的不均流現(xiàn)象，即當(dāng)某個(gè)變流器的某一相電流較小時(shí)，通過(guò)延時(shí)該相控制脈沖的下降沿來(lái)達(dá)到增大該相電流的目的。η個(gè)三相PWM變流器并聯(lián)時(shí)，只需對(duì)其中η-i個(gè)三相PWM變流器的相應(yīng)相進(jìn)行補(bǔ)償即可。控制脈沖下降沿的延時(shí)時(shí)間是關(guān)于電流的函數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果，采取固定延時(shí) 時(shí)間補(bǔ)償?shù)姆椒?，觀察電流的補(bǔ)償效果，并對(duì)補(bǔ)償時(shí)間不斷進(jìn)行修正，從而確定補(bǔ)償時(shí)間與電流的關(guān)系曲線。本發(fā)明所述不均流控制方法的按照如下步驟進(jìn)行步驟I :信號(hào)采集單元采集變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)交流側(cè)輸出三相電抗器的三相電流‘ ibk, ick(k=l,…，η)，控制芯片DSP對(duì)所有并聯(lián)單元的對(duì)應(yīng)相電流進(jìn)行求和，得到總電流 ia, ib, i。；步驟2 =Clarke坐標(biāo)變換單元將三相靜止坐標(biāo)系下的三相電流ia，ib, i。變換到兩相靜止坐標(biāo)下的電流i α，i e，Park坐標(biāo)變換單元再將兩相靜止坐標(biāo)下的電流i α，i e變換到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id，iq ;步驟3 :將d軸電流給定值i/與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id輸入到d軸電流控制器中，d軸電流控制器產(chǎn)生d軸控制電壓Ud，將q軸電流給定值與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流i,輸入到q軸電流控制器中，q軸電流控制器產(chǎn)生q軸控制電壓U,；步驟4 =Park逆坐標(biāo)變換單元將兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制電壓Ud，U/變換到兩相靜止坐標(biāo)下的控制電壓Ua，Ue ；步驟5 :將兩相靜止坐標(biāo)下的控制電壓Ua ,Ue輸入到SVPWM調(diào)制單元中，SVPWM調(diào)制單元輸出三相占空比信息da，db, dc ；步驟6 由兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id，iq求出電流矢量幅值Im，為抑制電流矢量高頻波動(dòng)對(duì)補(bǔ)償效果造成影響，電流矢量幅值Im經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器濾波后再輸入到補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元中；步驟7 :對(duì)補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元輸出的補(bǔ)償時(shí)間進(jìn)行限幅處理；步驟8 :為避免突加較大補(bǔ)償時(shí)間造成瞬間過(guò)流故障，將經(jīng)過(guò)限幅處理后的補(bǔ)償時(shí)間進(jìn)行斜坡給定；步驟9 :將SVPWM調(diào)制單元輸出三相占空比信息da，db, d。和斜坡給定的補(bǔ)償時(shí)間發(fā)送到子控制器的FPGA中，F(xiàn)PGA將三相占空比信息da，db, d。與三角載波進(jìn)行比較產(chǎn)生PWM控制脈沖，然后FPGA再根據(jù)接收到的補(bǔ)償時(shí)間對(duì)相應(yīng)的PWM控制脈沖進(jìn)行下降沿延時(shí)處理，經(jīng)過(guò)下降沿延時(shí)處理后的PWM控制脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而達(dá)到抑制不均流現(xiàn)象的目的。優(yōu)選地，所述補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元的輸入信號(hào)是定子總電流有效值，輸出信號(hào)是變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)各并聯(lián)單元的三相控制脈沖的補(bǔ)償時(shí)間。在補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元中，為了避免電流突變對(duì)系統(tǒng)控制造成影響，采用截止頻率為IHz的低通濾波器對(duì)定子總電流有效值進(jìn)行濾波處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果 I)解決了電機(jī)驅(qū)動(dòng)用或并網(wǎng)型變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)的不均流問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的滿功率穩(wěn)定運(yùn)行，延長(zhǎng)了個(gè)別并聯(lián)變流器單元的使用壽命；2)擬合出補(bǔ)償時(shí)間隨電流變化的曲線，可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；3)本發(fā)明提供的不均流控制方法使用靈活方便，可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意并聯(lián)單元的任意相進(jìn)行補(bǔ)償，不需要改變控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不需要增加任何硬件。


通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯圖I為變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為未加不均流控制時(shí)各并聯(lián)單元的三相電流波形圖；圖4為擬合出的補(bǔ)償時(shí)間與電流的關(guān)系曲線圖；圖5為加入不均流控制后各并聯(lián)單元的三相電流波形圖，其中(a)空載，(b) 90%負(fù)載。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例應(yīng)用在350kW鼠籠異步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，電網(wǎng)線電壓有效值為690V，直流母線電壓給定值為1100V，鼠籠異步發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1000r/min，控制鼠籠異步發(fā)電機(jī)工作在恒轉(zhuǎn)速狀態(tài)，轉(zhuǎn)速給定值為500r/min，機(jī)側(cè)三相PWM變流器交流側(cè)三相電抗器為40 μ H。由于網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器交流側(cè)濾波電抗較大，不均流現(xiàn)象不明顯，而機(jī)側(cè)三相PWM變流器交流側(cè)三相電抗較小，不均流現(xiàn)象嚴(yán)重，因此只對(duì)機(jī)側(cè)并聯(lián)三相PWM變流器實(shí)施不均流控制策略。如圖2所示，風(fēng)力發(fā)電變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)包括網(wǎng)側(cè)LCL濾波器、網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器、直流母線電容器組、機(jī)側(cè)三相PWM變流器、機(jī)側(cè)交流側(cè)輸出三相電抗器、鼠籠異步發(fā)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)，其中=LCL濾波器輸入端與三相電網(wǎng)相連、LCL濾波器的輸出端與網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器的交流側(cè)相連，網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器的直流側(cè)與直流母線電容器組相連，直流母線電容器組與機(jī)側(cè)三相PWM變流器的直流側(cè)相連，機(jī)側(cè)三相PWM變流器的交流側(cè)與交流側(cè)輸出三相電抗器的一端相連，交流側(cè)輸出三相電抗器的另一端與鼠籠異步發(fā)電機(jī)的定子相連，鼠籠異步發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)同軸相連。本實(shí)施例中，所述的網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器包括并聯(lián)單元I的網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器CONVll和并聯(lián)單元2的網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器C0NV21，它們的交流側(cè)經(jīng)過(guò)網(wǎng)側(cè)LCL濾波器濾波，并在網(wǎng)側(cè)LCL濾波器的輸入端并聯(lián)，它們?cè)谥绷鱾?cè)通過(guò)直流母線電容器組并聯(lián)，網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器起到穩(wěn)定直流母線電壓和有功、無(wú)功解耦控制的作用；本實(shí)施例中，所述的機(jī)側(cè)三相PWM變流器包括并聯(lián)單元I的機(jī)側(cè)三相PWM變流器CONV12和并聯(lián)單元2的機(jī)側(cè)三相PWM變流器C0NV22，它們?cè)谥绷鱾?cè)通過(guò)直流母線電容器組并聯(lián)，它們的交流側(cè)經(jīng)過(guò)三相電抗器濾波，并在三相電抗器的另一端并聯(lián)，機(jī)側(cè)三相PWM變流器起到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩電流、勵(lì)磁電流解耦控制的作用；本實(shí)施例中，所述的網(wǎng)側(cè)LCL濾波器包括并聯(lián)單元I的電網(wǎng)側(cè)電感Lm、中間濾波·電容Cfl、變流器側(cè)電感L112和并聯(lián)單元2的電網(wǎng)側(cè)電感L121、中間濾波電容Cf2、變流器側(cè)電感L122,網(wǎng)側(cè)LCL濾波器起到濾除高頻諧波的作用；本實(shí)施例中，所述的直流母線電容器組包括并聯(lián)單元I的電容器組C1和并聯(lián)單元2的電容器組C2，它們的正負(fù)極性端分別相連，直流母線電容器組起到濾波和穩(wěn)壓的作用；本實(shí)施例中，所述的機(jī)側(cè)交流側(cè)輸出三相電抗器包括并聯(lián)單元I的機(jī)側(cè)交流側(cè)三相電抗器Lgl和并聯(lián)單元2的機(jī)側(cè)交流側(cè)三相電抗器Lg2,它們起到濾波和防止母線短路的作用；本實(shí)施例中，所述的鼠籠異步發(fā)電機(jī)起到將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的作用；本實(shí)施例中，所述的直流電動(dòng)機(jī)起到模擬風(fēng)力機(jī)給鼠籠異步發(fā)電機(jī)提供轉(zhuǎn)矩或使鼠籠異步發(fā)電機(jī)恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行的作用。請(qǐng)參閱圖3、圖4和圖5，所述的鼠籠異步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的變流器并聯(lián)不均流控制方法為網(wǎng)側(cè)并聯(lián)變流器控制包括以下步驟步驟I :信號(hào)采集單元采集直流母線電壓Ud。以及并聯(lián)單元I的網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器交流側(cè)三相電流或并聯(lián)單元2的網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器交流側(cè)三相電流ila，ilb, ilc ；步驟2 =Clarke坐標(biāo)變換單元將三相靜止坐標(biāo)系下的網(wǎng)側(cè)變流器三相電流ila, ilb, ilc變換到兩相靜止坐標(biāo)下的電流ila，i10,Park坐標(biāo)變換單元再將兩相靜止坐標(biāo)下的電流I1 α， χβ變換到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流ild, Iiq ;步驟3 :將直流母線電壓給定值Ud:與直流母線電壓Udc輸入到網(wǎng)側(cè)直流母線電壓控制器中，網(wǎng)側(cè)直流母線電壓控制器產(chǎn)生網(wǎng)側(cè)d軸電流給定值ild* ；步驟4 :將網(wǎng)側(cè)d軸電流給定值ild*與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流ild輸入到網(wǎng)側(cè)d軸電流控制器中，網(wǎng)側(cè)d軸電流控制器產(chǎn)生網(wǎng)側(cè)d軸控制電壓Uld，將網(wǎng)側(cè)q軸電流給定值i1(；與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流ilq輸入到網(wǎng)側(cè)q軸電流控制器中，網(wǎng)側(cè)q軸電流控制器產(chǎn)生網(wǎng)側(cè)q軸控制電壓Ulq ；步驟5 =Park逆坐標(biāo)變換單元將兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的網(wǎng)側(cè)控制電壓Uld, Ulq變換到兩相靜止坐標(biāo)下的控制電壓Ula，U10 ；
步驟6 :將兩相靜止坐標(biāo)下的網(wǎng)側(cè)控制電壓Ula，U10輸入到SVPWM調(diào)制單元中，SVPWM調(diào)制單元輸出網(wǎng)側(cè)三相占空比信息dla，dlb, dlc ；步驟7 :將SVPWM調(diào)制單元輸出網(wǎng)側(cè)三相占空比信息dla，dlb, dlc;發(fā)送到子控制器的FPGA中，F(xiàn)PGA將網(wǎng)側(cè)三相占空比信息dla，dlb, dlc與三角載波進(jìn)行比較產(chǎn)生PWM控制脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)變流器。機(jī)側(cè)并聯(lián)變流器控制包括以下步驟步驟I :信號(hào)采集單元采集并聯(lián)單元I的機(jī)側(cè)三相PWM變流器交流側(cè)三相電流igal, igbl, igc;1和并聯(lián)單元2的機(jī)側(cè)三相PWM變流器交流側(cè)三相電流丨_，igb2, ige2，對(duì)并聯(lián)單元的對(duì)應(yīng)相電流進(jìn)行求和，得到總電流iga，igb, igc ；步驟2 =Clarke坐標(biāo)變換單元將三相靜止坐標(biāo)系下的機(jī)側(cè)變流器三相電流iga, igb, igc變換到兩相靜止坐標(biāo)下的電流iga，ig0,Park坐標(biāo)變換單元再將兩相靜止坐標(biāo)下的電流iga, Igfi變換到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流igd, igq ; 步驟3 :將機(jī)側(cè)d軸電流給定值i/與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流igd輸入到機(jī)側(cè)d軸電流控制器中，機(jī)側(cè)d軸電流控制器產(chǎn)生機(jī)側(cè)d軸控制電壓Ugd,將機(jī)側(cè)q軸電流給定值ig(；與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流igq輸入到機(jī)側(cè)q軸電流控制器中，機(jī)側(cè)q軸電流控制器產(chǎn)生機(jī)側(cè)q軸控制電壓Ugq ；步驟4 =Park逆坐標(biāo)變換單元將兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的機(jī)側(cè)控制電壓Ugd, Ugq變換到兩相靜止坐標(biāo)下的控制電壓Uga，Uge ；步驟5 :將兩相靜止坐標(biāo)下的機(jī)側(cè)控制電壓Uga，Uge輸入到SVPWM調(diào)制單元中，SVPWM調(diào)制單元輸出機(jī)側(cè)三相占空比信息dga，dgb, dgc ；步驟6 :由兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的機(jī)側(cè)電流igd，igq求出機(jī)側(cè)總電流矢量幅值I…為抑制電流矢量高頻波動(dòng)對(duì)補(bǔ)償效果造成影響，電流矢量幅值Isd經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器濾波后再輸入到補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元中；步驟7 :對(duì)補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元輸出的補(bǔ)償時(shí)間進(jìn)行限幅處理；步驟8 :為避免突加較大補(bǔ)償時(shí)間造成瞬間過(guò)流故障，將經(jīng)過(guò)限幅處理后的補(bǔ)償時(shí)間進(jìn)行斜坡給定；步驟9 :將SVPWM調(diào)制單元輸出機(jī)側(cè)三相占空比信息dga，dgb, dgc和斜坡給定的補(bǔ)償時(shí)間發(fā)送到子控制器的FPGA中，F(xiàn)PGA將三相占空比信息dga，dgb, dgc與三角載波進(jìn)行比較產(chǎn)生PWM控制脈沖，然后FPGA再根據(jù)接收到的補(bǔ)償時(shí)間對(duì)相應(yīng)的PWM控制脈沖進(jìn)行下降沿延時(shí)處理，經(jīng)過(guò)下降沿延時(shí)處理后的PWM控制脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而達(dá)到抑制不均流現(xiàn)象的目的。上述實(shí)施例中，所述補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元的輸入信號(hào)是定子總電流有效值，輸出信號(hào)是變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)各并聯(lián)單元的三相控制脈沖的補(bǔ)償時(shí)間。在補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元中，為了避免電流突變對(duì)系統(tǒng)控制造成影響，采用截止頻率為IHz的低通濾波器對(duì)定子總電流有效值進(jìn)行濾波處理。上述實(shí)施例中其他的單元模塊，如信號(hào)采集單元、SVPWM調(diào)制單元等等沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明的，均可以采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。圖3所示為鼠籠異步發(fā)電機(jī)空載條件下、未加不均流控制時(shí)機(jī)側(cè)并聯(lián)三相PWM變流器三相電流波形圖。由圖中可以看出，并聯(lián)單元2的機(jī)側(cè)變流器交流側(cè)a、b相電流較之并聯(lián)單元I的要小，而C相電流基本一致，且不均流現(xiàn)象造成了單柜三相電流的不平衡，因此，只需對(duì)并聯(lián)單元2的機(jī)側(cè)變流器的a、b相電流進(jìn)行補(bǔ)償即可。圖4所示為通過(guò)采取固定時(shí)間補(bǔ)償方法擬合出的補(bǔ)償時(shí)間隨定子電流變化的曲線。由圖中可以看出，補(bǔ)償時(shí)間與定子電流大小成反比，即定子電流越小，則控制脈沖下降沿所需的延時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，鼠籠異步發(fā)電機(jī)空載時(shí)定子電流最小(僅有勵(lì)磁電流)，此時(shí)所需的補(bǔ)償時(shí)間最長(zhǎng)。圖5中(a)所示為鼠籠異步發(fā)電機(jī)空載條件下、加入不均流控制時(shí)機(jī)側(cè)并聯(lián)三相PWM變流器三相電流波形圖。由圖中可以看出，通過(guò)對(duì)并聯(lián)單元2的機(jī)側(cè)變流器的a、b相電流進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了機(jī)側(cè)并聯(lián)變流器間的電流均衡，并實(shí)現(xiàn)了單柜三相電流的平衡。圖5中(b)所示為鼠籠異步發(fā)電機(jī)帶90%負(fù)載條件下、加入不均流控制時(shí)機(jī)側(cè)并 聯(lián)三相PWM變流器三相電流波形圖。由圖中可以看出，通過(guò)擬合出的補(bǔ)償時(shí)間曲線實(shí)現(xiàn)了不同定子電流條件下不均流現(xiàn)象的在線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)的不均流控制方法，其特征在于按照如下步驟進(jìn)行 步驟I:信號(hào)采集單元采集變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)交流側(cè)輸出三相電抗器的三相電流iak, ibk, ick(k=l,…，η)，控制芯片DSP對(duì)所有并聯(lián)單元的對(duì)應(yīng)相電流進(jìn)行求和，得到總電流IaJ IbJ Ic步驟2 =Clarke坐標(biāo)變換單元將三相靜止坐標(biāo)系下的三相電流ia，ib, i。變換到兩相靜止坐標(biāo)下的電流ia，ie, Park坐標(biāo)變換單元再將兩相靜止坐標(biāo)下的電流ia，i0變換到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id，iq ; 步驟3 :將d軸電流給定值i/與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id輸入到d軸電流控制器中，d軸電流控制器產(chǎn)生d軸控制電壓Ud，將q軸電流給定值與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流i,輸入到q軸電流控制器中，q軸電流控制器產(chǎn)生q軸控制電壓Uq ； 步驟4 =Park逆坐標(biāo)變換單元將兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制電壓Ud，U/變換到兩相靜止坐標(biāo)下的控制電壓Ua，Ue ； 步驟5 :將兩相靜止坐標(biāo)下的控制電壓Ua ,Ue輸入到SVPWM調(diào)制單元中，SVPWM調(diào)制單元輸出三相占空比信息da，db, dc ； 步驟6 :由兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id, i,求出電流矢量幅值Im ； 步驟7 :對(duì)補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元輸出的補(bǔ)償時(shí)間進(jìn)行限幅處理； 步驟8 :將經(jīng)過(guò)限幅處理后的補(bǔ)償時(shí)間進(jìn)行斜坡給定； 步驟9 :將SVPWM調(diào)制單元輸出三相占空比信息da，db, d。和斜坡給定的補(bǔ)償時(shí)間發(fā)送到子控制器的FPGA中，F(xiàn)PGA將三相占空比信息da，db, d。與三角載波進(jìn)行比較產(chǎn)生PWM控制脈沖，然后FPGA再根據(jù)接收到的補(bǔ)償時(shí)間對(duì)相應(yīng)的PWM控制脈沖進(jìn)行下降沿延時(shí)處理，經(jīng)過(guò)下降沿延時(shí)處理后的PWM控制脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而達(dá)到抑制不均流現(xiàn)象的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)的不均流控制方法，其特征在于，步驟6中為抑制電流矢量高頻波動(dòng)對(duì)補(bǔ)償效果造成影響，電流矢量幅值Im經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器濾波后再輸入到補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)的不均流控制方法，其特征在于，所述補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元的輸入信號(hào)是定子總電流有效值，輸出信號(hào)是變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)各并聯(lián)單元的三相控制脈沖的補(bǔ)償時(shí)間，在補(bǔ)償時(shí)間計(jì)算單元中，采用截止頻率為IHz的低通濾波器對(duì)定子總電流有效值進(jìn)行濾波處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種變流器多單元并聯(lián)系統(tǒng)的不均流控制方法，通過(guò)延時(shí)控制脈沖的下降沿即延時(shí)關(guān)斷來(lái)抑制變流器多單元并聯(lián)時(shí)的不均流現(xiàn)象，即當(dāng)某個(gè)變流器的某一相電流較小時(shí)，通過(guò)延時(shí)該相控制脈沖的下降沿來(lái)達(dá)到增大該相電流的目的；n個(gè)三相PWM變流器并聯(lián)時(shí)，只需對(duì)其中n-1個(gè)三相PWM變流器的相應(yīng)相進(jìn)行補(bǔ)償即可?？刂泼}沖下降沿的延時(shí)時(shí)間是關(guān)于電流的函數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果，首先采取固定延時(shí)時(shí)間補(bǔ)償?shù)姆椒?，觀察電流的補(bǔ)償效果，并對(duì)補(bǔ)償時(shí)間不斷進(jìn)行修正，從而確定補(bǔ)償時(shí)間與電流的關(guān)系曲線。
文檔編號(hào)H02M7/5395GK102891612SQ20121035700
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者呂敬, 張建文 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)