[发明专利]一种基于有源阻尼优化的逆变器无电流传感器控制策略

说明书

本发明公开了一种基于有源阻尼优化的逆变器无电流传感器控制策略。利用直流侧电压、系统调制波信息与交流侧电网电压重构出电网电流，并加入有源控制抑制重构函数的谐振，可实现对实际电流的无静差跟踪。此外，在电流环控制下可以替换采样电流，从而实现无电流传感器控制。本发明能够准确重构电流，快速反应电流参考值引起的变化，实现故障诊断，并在电流传感器故障后，实现容错控制，提高了系统的安全性与可靠性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种提高含电流控制或功率控制变流器的并网系统可靠性的无电流传感器控制策略。

背景技术

近年来，随着化石能源逐渐匮乏以及环境问题日益严峻，促进了新能源发电技术的迅速发展，越来越多储能装置和以光伏、风电为主的新能源发电装置并入电网。此外，不同区域间能源供需不均衡，促进了多区域电网之间互联。这些都使得发电模式由传统单一集中式转变成集中式和分布式并存。

并网变流器作为直流系统和交流电网的并网接口单元，能有效控制直流系统和交流电网之间的能量交换。广泛应用于交直流微电网，交流低压微电网互联，直流输变电，电机驱动，交流电动机变频调速等场合。矢量控制系统中，需要电流信息来完成双闭环控制。由于电流冲击、误操作等问题容易导致电流传感器故障而使系统崩溃，所以电流传感器故障诊断和容错控制受到了广大学者的关注。

电流传感器的故障问题，可以通过增加电流传感器的方式来解决，如果再加上电压传感器，用于动作系统继电保护出口所设置的传感器和温度传感器等，过多的传感器件会使系统结构趋于复杂，系统体积大、增加散热难度，并增加系统成本。目前电流传感器的容错控制主要分为两类，分别为单或双电流传感器控制和无电流传感器控制。前者主要利用可测的准确的相电流观测出其它相的电流，主要方法有基于误差校正的状态观测器方法和基于坐标变换的电流观测法。

关于无电流传感器控制的研究，主要集中在预测控制、无电流环控制和电流估计控制等方面。预测控制方法具有响应快、干扰抑制能力强等优点，但建立自适应反步观测器的过程比较复杂，对于模型的准确度要求较高。在无电流回路方法中，移除电流环，只包括电机位置回路和速度环，因此系统不需要电流传感器，但是动态性能较差。电流估计的方法也有多种，如坐标变换和利用直流电流重构等。

要实现电流传感器容错控制，其关键是要设计性能较好的电流观测器，这是广大研究人员一直考虑的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于有源阻尼优化的逆变器无电流传感器控制策略。利用本发明提出的控制策略，可以准确重构电流，实现故障诊断；重构电流替换采样电流实现无电流传感器控制时，可以保证较好的动态性能，保障系统的稳定运行，实现容错控制。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于有源阻尼优化的逆变器无电流传感器控制策略，应用于变流器的并网系统，该系统包括一台三相并网变流器和交流电网，采用传统直接功率控制或定电流控制策略，该方法包括：

变流器的控制策略如电流控制或者功率控制，其实现要基于传感器对系统电压电流等信号的实时采集，传感器的精确性与可靠性直接影响着换流器的性能。在变流器运行过程中，一旦电流传感器出现故障，会降低系统性能，严重甚至会损坏变流器及其它设备。

电流从abc三相坐标系变化为dq0坐标系的表达式如下：

其中，式中：i_d、i_q、i₀分别为电流的d轴、q轴、0轴分量；i_A、i_B、i_C为电流的三相分量；ω为系统的角速度。

当A相电流传感器故障没有输出时，iA＝0，此时可以求出A相电流传感器故障时的d-q轴电流，如下所示：