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专利号: 2020100407920
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电流源变换器的零动态直流输出电压控制方法,其特征在于,所述方法包括:获取电流源变换器直流侧的直流侧输出参数以及直流侧输出电流前馈控制项;所述直流侧输出参数包括直流侧输出电压、直流侧输出电压参考值以及直流侧输出电流扰动量;

根据所述直流侧输出参数以及所述直流侧输出电流前馈控制项计算直流侧输出电压误差项;

所述根据所述直流侧输出参数以及所述直流侧输出电流前馈控制项计算直流侧输出电压误差项,具体包括:

根据所述直流侧输出参数以及所述直流侧输出电流前馈控制项,采用公式计算直流侧输出电压误差项△u0;其中u0为直流侧输出电压,U0为直流侧输出电压参考值,为直流侧输出电流扰动量;Gif为直流侧输出电流前馈控制项;

其中,Gif为直流侧输出电流前馈控制项,Gid为电网电流扰动量对输出电压的影响传递函数,Gi0为输出电流扰动量对输出电压的影响传递函数;

所述直流侧输出电压误差项经过PI调节器得到双闭环中的电流内环参考电流幅值;

获取电流源变换器交流侧的三相电网电压;

根据所述三相电网电压确定电网电压相角;

根据所述电网电压相角和电流内环参考电流幅值计算αβ坐标系下的电流内环参考电流;

根据所述电流内环参考电流计算αβ坐标系下的电流内环误差项;

所述根据所述电流内环参考电流计算αβ坐标系下的电流内环误差项,具体包括:根据所述电流内环参考电流I*refα和I*refβ,采用公式 和公式分别计算αβ坐标系下的电流内环误差项△Iα和△Iβ;其中,△Iα和△Iβ分别为αβ坐标系下电流内环误差项的α轴分量和β轴分量;Iα和Iβ分别为αβ坐标系下三相电网电流的α轴分量和β轴分量; 和 分别为αβ坐标系下电网电压波动量的α轴分量和β轴分量;Gef为电网电压前馈控制项;

其中,Ldc为直流侧电感,Cdc为直流侧电容,R为负载电阻,s为拉普拉斯算子,m为调制度,Gef为电网电压前馈控制项,Ged为电网电压扰动量对输出电压的影响传递函数;

所述电流内环误差项经过PR调节器得到αβ坐标系下的调制信号;

对所述调制信号进行空间矢量调制,生成驱动信号;

采用所述驱动信号驱动所述电流源变换器的IGBT开关管工作。

2.根据权利要求1所述的电流源变换器的零动态直流输出电压控制方法,其特征在于,所述直流侧输出电压误差项经过PI调节器得到双闭环中的电流内环参考电流幅值,具体包括:

所述直流侧输出电压误差项△u0经过PI调节器传递函数计算后,得到双闭环中的电流内环参考电流幅值Im;其中Gout(s)为PI调节器的电压外环传递函数;kup为PI调节器的比例环节调节器参数;kui为PI调节器的积分环节调节器参数;s为拉普拉斯算子。

3.根据权利要求2所述的电流源变换器的零动态直流输出电压控制方法,其特征在于,所述根据所述三相电网电压确定电网电压相角,具体包括:对三相电网电压ua,ub,uc进行abc/αβ坐标变换,得到αβ坐标系下三相电网电压的α轴分量uα和β轴分量uβ;

对所述αβ坐标系下三相电网电压的α轴分量uα和β轴分量uβ进行αβ/dq变换,得到dq坐标系下三相电网电压的d轴分量ud和q轴分量uq;

根据所述dq坐标系下三相电网电压的d轴分量ud和q轴分量uq,利用锁相环得到电网电压相角θ。

4.根据权利要求3所述的电流源变换器的零动态直流输出电压控制方法,其特征在于,所述根据所述电网电压相角和电流内环参考电流幅值计算αβ坐标系下的电流内环参考电流,具体包括:

根据所述电网电压相角θ和电流内环参考电流幅值Im,采用公式 和公式 分别计算αβ坐标系下的电流内环参考电流I*refα和I*refβ;I*refα和I*refβ分别为αβ坐标系下电流内环参考电流的α轴分量和β轴分量。

5.根据权利要求1所述的电流源变换器的零动态直流输出电压控制方法,其特征在于,所述电流内环误差项经过PR调节器得到αβ坐标系下的调制信号,具体包括:所述αβ坐标系下的电流内环误差项△Iα和△Iβ经过PR调节器传递函数和 计算后,得

到αβ坐标系下的调制信号mα和mβ;其中mα和mβ分别为αβ坐标系下调制信号的α轴分量和β轴分量;Gin(s)为PR调节器的电流内环传递函数;kip为PR调节器的比例环节调节器参数;kir为PR调节器的谐振环节调节器参数;ω为角频率。

6.一种电流源变换器的零动态直流输出电压控制系统,其特征在于,所述系统包括:直流侧输出参数获取模块,用于获取电流源变换器直流侧的直流侧输出参数以及直流侧输出电流前馈控制项;所述直流侧输出参数包括直流侧输出电压、直流侧输出电压参考值以及直流侧输出电流扰动量;

直流侧输出电压误差项计算模块,用于根据所述直流侧输出参数以及所述直流侧输出电流前馈控制项计算直流侧输出电压误差项;

所述直流侧输出电压误差项计算模块具体包括:直流侧输出电压误差项计算单元,用于根据所述直流侧输出参数以及所述直流侧输出电流前馈控制项,采用公式 计算直流侧输出电压误差项△u0;其中u0为直流侧输出电压,U0为直流侧输出电压参考值,为直流侧输出电流扰动量;Gif为直流侧输出电流前馈控制项;

其中,Gif为直流侧输出电流前馈控制项,Gid为电网电流扰动量对输出电压的影响传递函数,Gi0为输出电流扰动量对输出电压的影响传递函数;

PI调节模块,用于所述直流侧输出电压误差项经过PI调节器得到双闭环中的电流内环参考电流幅值;

三相电网电压获取模块,用于获取电流源变换器交流侧的三相电网电压;

电网电压相角确定模块,用于根据所述三相电网电压确定电网电压相角;

电流内环参考电流计算模块,用于根据所述电网电压相角和电流内环参考电流幅值计算αβ坐标系下的电流内环参考电流;

电流内环误差项计算模块,用于根据所述电流内环参考电流计算αβ坐标系下的电流内环误差项;

所述电流内环误差项计算模块具体包括:电流内环误差项计算单元,用于根据所述电流内环参考电流I*refα和I*refβ,采用公式和公式 分别计算αβ坐标系下的电流内环误差项△Iα和△Iβ;其中,△Iα和△Iβ分别为αβ坐标系下电流内环误差项的α轴分量和β轴分量;Iα和Iβ分别为αβ坐标系下三相电网电流的α轴分量和β轴分量; 和 分别为αβ坐标系下电网电压波动量的α轴分量和β轴分量;Gef为电网电压前馈控制项;

其中,Ldc为直流侧电感,Cdc为直流侧电容,R为负载电阻,s为拉普拉斯算子,m为调制度,Gef为电网电压前馈控制项,Ged为电网电压扰动量对输出电压的影响传递函数;

PR调节模块,用于所述电流内环误差项经过PR调节器得到αβ坐标系下的调制信号;

空间矢量调制模块,用于对所述调制信号进行空间矢量调制,生成驱动信号;

信号驱动模块,用于采用所述驱动信号驱动所述电流源变换器的IGBT开关管工作。

7.根据权利要求6所述的电流源变换器的零动态直流输出电压控制系统,其特征在于,所述PI调节模块具体包括:

PI调节单元,用于所述直流侧输出电压误差项△u0经过PI调节器传递函数计算后,得到双闭环中的电流内环参考电流幅值Im;其中Gout(s)为PI调节器的电压外环传递函数;kup为PI调节器的比例环节调节器参数;kui为PI调节器的积分环节调节器参数;s为拉普拉斯算子。