矩阵式变换器在电网电压非正常时的补偿控制方法

摘要

本发明属于交流电能变换装置技术领域，涉及两种矩阵式变换器在电网电压非正常时的补偿控制方法。采用反馈补偿控制方法，通过将两相旋转坐标系下的电流指令值i_m^*，i_t^*设定为恒定值，并利用输出电流的闭环控制，可对输出线电压空间矢量进行实时的补偿，并在一定程度上改善输出电流的波形。采用前馈补偿控制方法，通过实时检测输入电压，计算得到虚拟直流电压值，并根据该电压值实时地修改输出线电压空间矢量的调制比，从而对输出电压进行补偿，并有效地改善输出电流的波形。

主权项

1、一种矩阵式变换器在电网电压非正常时的补偿控制方法，其特征在于，采用反馈补偿控制，具体包括以下步骤：1)通过检测得到矩阵式变换器的三相输出电流i_sa，i_sb，i_sc，对其进行三相—两相的变换，得到两相静止坐标系下的电流分量i_ds和i_qs，2)再经过静止—旋转坐标变换，得到两相旋转坐标系下的电流分量i_m和i_t，式中θ是用户端电机转子在静止—旋转坐标变换时的电角度；3)由用户设定的电流指令值i_m^*，i_t^*分别与i_m，i_t相减的结果e_im，r_it经过比例积分(PI)调节器得到两相旋转坐标系下的电压指令值V_m^*，V_t^*： $e_{\mathrm{im}}=i_m^{*}-i_m,e_{\mathrm{it}}=i_t^{*}-i_t$ $V_m^{*}=K_{\mathrm{Pm}}{e}_{\mathrm{im}}+K_{\mathrm{Im}}\int e_{\mathrm{im}}\mathrm{dt}$ $V_t^{*}=K_{\mathrm{Pt}}{e}_{\mathrm{it}}+K_{\mathrm{It}}\int e_{\mathrm{it}}\mathrm{dt}$式中K_Pm，K_Im，K_Pt，K_It是PI调节器的参数，各参数的取值范围为：1＜K_Pm＜4，100＜K_Im＜200，1＜K_Pt＜4，100＜K_It＜120；4)V_m^*，V_t^*经过旋转—静止坐标变换成为静止两相坐标系下的电压指令值V_ds^*，V_qs^*，式中θ是用户端电机转子在旋转—静止坐标变换时的电角度；5)该电压指令值V_ds^*，V_qs^*再经过下式计算得到输出线电压空间矢量的调制比m_v和空间矢量扇区角θ_sv： $m_v=\frac{\sqrt{V_{\mathrm{ds}}^{*2}+V_{\mathrm{qs}}^{*2}}}{V_{\mathrm{om}\_\mathrm{ref}}}$式中V_{om_ref}是用户端电机额定电压对应的输出线电压空间矢量的幅值； ${\theta }_{\mathrm{sv}}=\mathrm{mod}(\mathrm{arctg}\left(\frac{V_{\mathrm{qs}}^{*}}{V_{\mathrm{ds}}^{*}}\right)-\frac{\pi }{6},\frac{\pi }{3})$6)由m_v，θ_sv和用户设定的输入相电流空间矢量调制比m_c及检测得到的输入相电流空间矢量扇区角θ_sc，计算各个开关状态的持续时间；d_αμ＝d_α·d_μ＝m_v·m_c·sin(60°-θ_sv)·sin(60°-θ_sc)＝T_αμ/T_s，d_βμ＝d_β·d_μ＝m_v·m_c·sin(θ_sv)·sin(60°-θ_sc)＝T_βμ/T_s，d_αv＝d_α·d_v＝m_v·m_c·sin(60°-θ_sv)·sin(θ_sc)＝T_αv/T_s，d_βv＝d_β·d_v＝m_v·m_c·sin(θ_sv)·sin(θ_sc)＝T_βv/T_s，d₀＝1-d_αμ-d_βμ-d_αv-d_βv＝T₀/T_S，7)根据开关状态的持续时间安排矩阵式变换器的双向开关的导通和关断，实现对矩阵式变换器的控制。