一种改进的双级式变流器直流母线电压控制方法

摘要

本发明属于分布式发电供能及微网系统变流器控制技术领域，涉及一种改进的双级式变流器直流母线电压控制方法。在常规的直流母线电压外环和逆变器输出电流内环双闭环控制基础上，加入逆变器死区补偿及动态功率前馈两种辅助控制手段，其中逆变器死区补偿能够有效消除死区效应导致的误差电压矢量对电流内环动态性能的影响；动态功率前馈为一阶微分环节，能保证电流内环电流参考实时跟踪前级DC/DC模块功率输出。本发明通过采用两种辅助控制手段，能有效抑制双级式变流器暂态时直流母线电压冲击和波动，提高其动态响应。

主权项

一种改进的双级式变流器直流母线电压控制方法，该方法在直流母线电压外环和逆变器输出电流内环双闭环控制基础上，加入逆变器死区补偿及动态功率前馈两种辅助控制手段，其中，逆变器死区补偿方法为：计算输出电流矢量角度θ＝arctan(i_q/i_L)，其中，i_L为直流侧输入电流测量值，i_q为DC/AC侧输出无功电流测量值，依据θ确定需要补偿的误差电压矢量ΔV_d，其具体关系为，‑30°≤θ<30°，ΔV_d＝‑2U_dcT_d/(3T_s)；30°≤θ<90°或‑‑90°≤θ<‑30°，ΔV_d＝‑U_dcT_d/(3T_s)；90°≤θ<150°或‑‑150°≤θ<‑90°，ΔV_d＝U_dcT_d/(3T_s)；150°≤θ<210°，ΔV_d＝2U_dcT_d/(3T_s)，其中U_dc为直流母线电压，T_d为每相桥臂死区时间，T_s为功率管开关周期；然后对有功电流i_d环控制信号e_d进行相应补偿，补偿公式为e_{d_pwm}＝u_d+(i_dref‑i_d)(k_p+k_i/s)+ωLi_q‑ΔV_d，式中，e_{d_pwm}为d轴电压调制参考信号；u_d表示系统交流母线d轴电压；i_dref为d轴电流参考信号；i_d为逆变器输出d轴电流反馈信号；k_p、k_i分别为电流环比例和积分控制参数；电感L为滤波电感；ω为工频；对DC/AC侧有功电流参考即d轴电流参考信号i_dref进行动态前馈补偿时，引入一阶微分环节，得到d轴电流参考i_dref＝(u_dc‑U_dcref)(k_{p_u}+k_{i_u}/s)+i_LG_fd(s)，式中，i_dref为DC/AC侧电流环控制中有功电流参考信号，U_dcref为直流母线电压参考信号，u_dc为直流母线电压采样反馈量，k_{p_u}、k_{i_u}分别为电压环比例和积分控制参数；一阶微分前馈传递函数G_fd(s)＝(1+T_fds)/k，其中比例系数k＝1.5u_d/u_s；T_fd＝T₀+(TR+L)/k_p，T₀为直流电流i_L采样延时，T为DC/AC侧电流环控制中存在的小惯性时间常数，R表示包含DC/AC侧系统损耗及滤波电感附加电阻的等效电阻，L逆变器输出滤波器电感之和，k_p为电流环比例系数。