[发明专利]一种对零轴矢量构造旋转坐标系的电压源逆变器控制方法

说明书

本发明公开了一种对零轴矢量构造旋转坐标系的电压源逆变器控制方法，在dq0同步旋转坐标系中，通过基于二阶广义积分器的90⁰移相系统来构造一个与零轴正交的坐标系，并对该虚拟坐标系进行Park变换为旋转面垂直于dq轴平面的同步旋转坐标系，这样原零轴上交流量就变换为直流量，通过PI控制器可实现无静差跟踪控制；本发明控制方案可精确快速地跟踪dq0坐标系零轴上的零序分量，同时该方案对于小范围的频率偏差具有明显的自适应能力，零序电流控制效果极好。

技术领域

本发明属于电力电子控制技术领域，具体涉及一种对零轴矢量构造旋转坐标系的电压源逆变器控制方法。

背景技术

电压源逆变器在可再生能源并网、电能质量治理、变频调速等领域得到了广泛的研究和应用。在这些领域中，逆变器的控制方法直接关系到系统的稳定、高效、可靠和优化运行。电压源逆变器的控制目标是使得逆变器的输出电流无静差地跟踪给定电流，且能够快速响应各类负载的变化。

在实际应用中，由于不平衡负载、非线性负载、开关死区等因素，会在电压源逆变器的输出电流中引入低次谐波，影响系统稳定运行。为了实现电压源逆变器的无静差控制，目前最常用的控制技术是矢量控制技术，采用电流闭环控制，在dq同步旋转坐标系下将交流矢量变为直流量，根据功率指令计算出的有功、无功电流，利用PI调节器可以无静差跟踪直流分量的特性，对有功、无功电流误差进行调节。

上述常用的电压源逆变器控制方法可以无静差地跟踪正序和负序电流，但无法跟踪零序电流。随着三相不平衡调节装置（SPC）越来越多的应用在电能质量治理领域，三相四桥臂变流器中性线零序电流的控制变得尤为重要，尤其是在三相不平衡条件下零序电流过大会导致装置损耗增大，严重影响系统稳定运行。

根据以上分析可知，目前常用的电压源逆变器控制方法利用坐标变换，将有功、无功电流解耦，在正序、负序双同步旋转坐标系下可以实现无静差地跟踪正序和负序电流，但无法跟踪零序电流，更无法对零序电流进行抑制，严重影响了控制效果。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，提出一种对零轴矢量构造旋转坐标系的电压源逆变器控制方法，将dq0同步旋转坐标系的零轴再构造旋转坐标系，将零轴交流量变换为直流量进行控制，实现了对零序分量的精确无静差跟踪。

具体而言，本发明提供了一种对零轴矢量构造旋转坐标系的电压源逆变器控制方法，采用如下技术方案：

步骤（1）采集三相电网输出电流i_a、i_b、i_c，通过计算得到零轴电流i₀；

步骤（2）通过二阶广义积分器构造一个与零轴正交的静止0-0’坐标系，在0’轴构造一个与零轴电流i₀正交的虚拟电流矢量i₀’，与i₀合成新零轴电流矢量I₀；

步骤（3）将该静止0-0’坐标系通过Park变换再构造为旋转面垂直于dq轴平面的0_d-0_q同步旋转坐标系，在新0_d-0_q旋转坐标系下将零轴电流矢量I₀分解为i_0d和i_0q;同理得到电流参考值i_0d*和i_0q*;