[发明专利]电网电压不平衡情况下PWM变换器恒频直接功率控制方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电机功率变换装置控制领域，涉及交直流系统能量转换装置领域的相关技术。

背景技术

PWM变换器具有功率因数高、输入电流谐波含量少、直流侧电压恒定和功率可双向流动等优点，在分布式发电、交流传动、有源滤波、无功补偿和可再生能源利用等领域得到广泛应用。

目前，国外对PWM变换器控制策略主要分为矢量控制和直接功率控制两大类，直接功率控制以控制算法简单、动态性能好、效率高、鲁棒性好等优点得到国内外众多学者的关注。传统的直接功率控制存在输出开关频率不固定和系统采样频率较高等缺点，因此恒频直接功率控制成为此类控制策略中的研究热点。

电网电压不平衡会在PWM变换器交流侧产生大量谐波电流并使系统有功功率大幅波动，严重时会引起系统性能急剧恶化。为改善系统性能，很多学者在矢量控制策略的基础上提出了很多改进算法，但在恒频直接功率控制策略中，应对电网电压不平衡的改进算法目前尚不多见。

发明内容

本发明针对电网电压不平衡情况下，系统有功功率大幅波动和交流侧电流严重畸变的情况，提出一种改进的恒频直接功率控制方法，该方法可以有效地抑制系统有功功率波动，大幅减小交流侧电流谐波。本发明的技术方案如下：

一种电网电压不平衡情况下PWM变换器恒频直接功率控制方法，包括下列步骤：

(1)确定采样频率；

(2)采集三相电网电压、三相电网电流和直流侧电压，并分别计算三相静止坐标系中电网电压和电流的合成矢量E和I；

(3)电网电压和电流正、负序分量计算

建立双旋转坐标系，将电网电压正、负序分量分别定位在正、负序旋转坐标系的d轴上，d^p和q^p为正序旋转坐标系d、q轴，以角速度ω逆时针旋转；dⁿ和qⁿ为负序旋转坐标系d、q轴，以角速度ω顺时针旋转；为电网正序电压d轴分量；为电网负序电压d轴分量；和为电网正序电流d、q轴分量；和为电网负序电流d、q轴分量；和为旋转坐标系下电网电流正、负序合成矢量；θ^p、θⁿ为正、负序旋转坐标系d轴与A轴夹角；

将电网电压分别进行正、负序旋转坐标变换，并将变换后的电网电压经低通滤波处理，得到电网电压的正序分量和负序分量，对电网电流同样依次进行正、负序旋转坐标变换，然后经低通滤波后，即可得到电网电流的正、负序分量；

(4)瞬时功率计算

按下列公式分别计算有功功率P和无功功率Q，