[发明专利]一种电压源变流器新型死区补偿方法

说明书

死区效应是引起电压源变流器非线性特性的主要因素之一，恶化了变流器的运行性能。为了抑制死区效应，提高变流器的运行性能，本发明公开了一种电压源变流器新型死区补偿方法。本发明建立了电压源变流器离散数学模型，在此基础上提出基于电流观测器的无差拍控制，然后嵌入重复控制器抑制变流器的死区效应。本发明公开的新型死区补偿方法克服了传统死区补偿方法存在的补偿精度不高、需要复杂的电流极性检测算法等缺点，实验结果表明死区补偿效果良好。

技术领域

本发明涉及一种电压源变流器新型死区补偿方法，属于变流器控制技术领域。

背景技术

电压源变流器可作为整流器、逆变器、变频器、有源滤波器、静止同步补偿器等装置的主电路和高压直流输电的换流器单元，已广泛应用于电力系统和工业用户。死区效应是引起电压源变流器非线性特性的主要因素之一，会导致电压源变流器运行性能变差，例如，控制目标偏离预期目标、输出电流含较多谐波分量。因此，有必要对电压源变流器的死区效应进行有效补偿。

传统的死区补偿方法大体可分为平均电压误差补偿法和基于脉冲调整的补偿法两大类。平均电压误差补偿法是指在掌握死区时间对变流器输出电压影响的基础上，采用一定的方法生成相应的电压误差信号，对变流器原始参考电压进行校正，以实现死区补偿，抑制死区效应对变流器的影响。基于脉冲调整的补偿法是根据死区时间引起的电压误差，通过改变开关占空比时间、调整触发脉冲等手段实现死区补偿。平均电压误差补偿法和基于脉冲调整的补偿法归根结底都是开环补偿方法，补偿精确不够高。此外，多数死区补偿方法依赖电流极性的判断，电流极性判断方法的准确性会直接影响死区补偿的效果。为了提高电流极性判断的准确性，往往需要额外的硬件检测电路或复杂的电流极性检测算法。

发明内容

针对现有死区补偿方法存在的诸多问题，本发明提供了一种电压源变流器新型死区补偿方法。

一种电压源变流器新型死区补偿方法，包括以下步骤：

步骤一：建立电压源变流器的连续数学模型，将其离散化得到离散数学模型；

步骤二：基于离散数学模型设计电流观测器，根据第k-1个控制周期计算得到的变流器指令电压u_x(k)、kT_s时刻变流器输出电流采样值i_x(k)、kT_s时刻电网电压采样值e_x(k)和电流观测器的计算公式得到(k+1)T_s时刻变流器输出电流的观测值T_s为控制周期；x＝a,b,c，表示电力系统的A、B、C三相；

步骤三：kT_s时刻的指令电流与变流器输出电流采样值i_x(k)之差经过重复控制器得到电流误差校正信号y_rp(k)；

步骤四：kT_s时刻的指令电流与电流观测值之差叠加上电流误差校正信号y_rp(k)作为输入信号，经过无差拍控制后得到在第k+1个控制周期应用于变流器的指令电压u_x(k+1)，延时一个控制周期得到u_x(k)；

步骤五：u_x(k)根据相应的公式计算得到占空比，采用相应的调制方法对占空比进行调制得到变流器中电力电子开关器件的原始驱动信号，原始驱动信号经过驱动电路得到最终的驱动信号发送给对应的电力电子开关器件。

与现有死区补偿方法相比，本发明提供的新型死区补偿方法具有如下优势：

1、补偿精度高，输出电流波形质量好；

2、不需要判断电流极性；

3、不需要额外的硬件检测电路和复杂的电流极性检测算法。

附图说明

图1为电压源变流器主电路结构图；