[发明专利]电流源型变频器电网电压观测方法、装置及系统

权利要求书

1.一种电流源型变频器电网电压观测方法，其特征在于，包括：

根据开关函数以及直流侧电压，重构电流源型变频器侧交流输出电压；所述电流源型变频器侧交流输出电压包括：SVPWM调制空间矢量图中六个扇区内的电压；

将所述电流源型变频器侧交流输出电压转换到αβ坐标系中，并代入到预先建立的电流源型变频器的数学模型中，得到电网电压观测算式；

在得到电网电压观测算式之后，还包括：

对所述电网电压观测算式进行等价变换，以方便电网电压的观测；

所述对所述电网电压观测算式进行等价变换，包括：

删除影响很小的滤波电感的内阻R_L，得到以下表达式：

其中，e_α,e_β为电网电压在αβ坐标系下的分量；u_Cα,u_Cβ为滤波电容电压在αβ坐标系下的分量；L_f为滤波电感的感值；i_sα,i_sβ为电网电流在αβ坐标系下的分量；ω_s为电网角频率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据开关函数以及直流侧电压，重构电流源型变频器侧交流输出电压，具体包括：

确定空间矢量图中每一扇区的电流矢量作用顺序；

按照所述电流矢量作用顺序，确定每一个电流矢量作用时，变频器侧三相输出电压与所述直流侧电压的关系；

根据所述变频器侧三相输出电压与所述直流侧电压的关系以及三相平衡条件，得到每个扇区中变频器侧交流输出电压与所述变频器侧三相输出电压的关系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式建立所述电流源型变频器的数学模型：

设电流正方向为从电网流入变频器的方向，根据电路理论，建立所述电流源型变频器的数学模型的算式：

其中，e_α,e_β为电网电压在αβ坐标系下的分量；u_Cα,u_Cβ为滤波电容电压在αβ坐标系下的分量；L_f为滤波电感的感值；R_L为滤波电感的内阻；i_sα,i_sβ为电网电流在αβ坐标系下的分量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述电流源型变频器侧交流输出电压转换到αβ坐标系中，代入到预先建立的电流源型变频器的数学模型中，得到电网电压观测算式，具体包括：

根据电网虚拟磁链定义，及三相电网平衡且完全正弦特性，选用数学公式：

其中，ψ_α，ψ_β为电网虚拟磁链在αβ坐标系下的分量；u_m为电网电压幅值，ω_s为电网角频率，t为时间，为电网相位角；

将三相电流源型变频器中的电网电流以及电容电压应用于所述数学公式中，得到以下表达式：

将所述表达式(3)和(4)代入所述数学模型的算式(1)中，得到所述电网电压观测算式：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述电网电压观测算式进行等价变换，还包括：

对所述表达式(6)中积分项进行变换，得到以下表达式：

其中，u_m为电网电压幅值，ω_s为电网角频率，t为时间，为电网相位角，τ为0～t范围内的时间变量；

对所述表达式(7)中的u_Cα(t),u_Cβ(t)进行拉普拉斯变换，得到以下表达式：

其中，L表示拉普拉斯运算。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述电网电压观测算式进行等价变换，还包括：

对所述表达式(8)运用拉普拉斯积分定理以及变形，得到以下表达式：