一种双向变流器控制装置

摘要

本发明公开了一种双向变流器控制装置，采用直流电压外环、直流电流中间环以及交流电流内环的串行结构，实现整流、逆变双向变流统一控制，其中，直流电压PID控制器、直流电流限幅模块构成直流电压外环，直流电流PID控制器、交流电流限幅模块构成直流电流中间环，交流电流内环模块作为控制装置的交流电流内环。双向变流器控制装置能够根据功率调度指令，即冲放电有功功率P_ref及储能电池自身的充放电能力即充电截止电压、放电截止电压，实现充放电过程中的状态自适应切换功能。实现整流、逆变双向变流统一控制及平滑切换，提高双向变流器稳定性和可靠性，降低双向变流器调试难度。

主权项

一种双向变流器控制装置，其特征在于，包括：直流电压传感器，用于采集直流侧电压即储能电池电压V_dc；直流电流传感器，用于采集直流侧电流即电池充放电电流i_dc；交流电压、电流采集模块，用于采集交流侧的三相电压V_a、V_b、V_c、三相电流i_a、i_b、i_c；坐标系变换模块，用于将采集的三相电压V_a、V_b、V_c变换为dq坐标系下的d轴电压V_d、q轴电压V_q，三相电流i_a、i_b、i_c变换为dq坐标系下的d轴有功电流i_d和q轴无功电流i_q；直流电压PID控制器，其输入为直流侧电压设定值与直流侧电压V_dc的差值用于直流侧电压控制，计算出直流电流调节量i′_dc，饱和上限幅值为储能电池最大充电电流值，饱和下限幅值为电池最大放电电流值；直流电流限幅模块，由直流电流限幅策略对直流电压PID控制器输出的直流电流调节量i′_dc进行限幅，限幅后输出为直流电压环输出的给定值，即直流电流给定值直流电流PID控制器，输入为直流电流给定值与直流侧电流i_dc的差值用于直流侧电流的控制，计算得出交流电流调节量i′_d；交流电流限幅模块，由交流电流限幅策略对直流电流PID控制器输出的交流电流调节量i′_d进行限幅，限幅后输出为直流电流环输出的给定值，即交流电流给定值交流电流内环模块，根据交流电流给定值d轴有功电流i_d和q轴无功电流i_q以及d轴电压V_d、q轴V_q，进行电流解耦控制运算，输出控制量v_d、v_q，经过Park坐标反变换，得到控制量v_α、v_β，然后经过SVPWM调制，得到双向变流器主电路IGBT开关的PWM控制信号，驱动其达到实现双向变流器进行充电或放电，其中，电流给定值进行充电时，调度设定有功功率P_ref大于零，直流侧电压设定值为储能电池充电截止电压；放电时，调度设定有功功率P_ref小于零，直流侧电压设定值V_dc^*为储能电池放电截止电压；所述的直流电流限幅策略为：$\left|\frac{P_{\mathrm{ref}}}{V_{\mathrm{dc}}}\right|>=\left|i_{\mathrm{dc}}^{\prime }\right|$时，$i_{\mathrm{dc}}^{*}=i_{\mathrm{dc}}^{\prime }$$\left|\frac{P_{\mathrm{ref}}}{V_{\mathrm{dc}}}\right|<=\left|i_{\mathrm{dc}}^{\prime }\right|$时，$i_{\mathrm{dc}}^{*}=\frac{P_{\mathrm{ref}}}{V_{\mathrm{dc}}}$所述的交流电流限幅策略为：$\left|\frac{P_{\mathrm{ref}}}{V_d}\right|>=\left|i_d^{\prime }\right|$时，$i_d^{*}=i_d^{\prime }$$\left|\frac{P_{\mathrm{ref}}}{V_d}\right|<=\left|i_d^{\prime }\right|$时，$i_d^{*}=\frac{P_{\mathrm{ref}}}{V_d}$其中，P_ref是根据风光发电及电网运行情况调度设定的充放电有功功率，为正表示充电，为负表示放电。