本發(fā)明涉及電力電子高頻鏈矩陣式逆變器并聯(lián)控制方法領(lǐng)域，特別涉及高頻鏈矩陣式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)功率濾波問題及基于二階廣義積分器SOGI的虛擬阻抗控制。

背景技術(shù)：

三相高頻鏈矩陣式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)由高頻逆變器、高頻變壓器、矩陣式變換器、濾波環(huán)節(jié)組成。其工作原理為：首先采樣輸出的三相電流電壓，濾波后進(jìn)行功率計算，對功率進(jìn)行反下垂控制，得到參考電壓信號，同時采用虛擬阻抗控制減小系統(tǒng)環(huán)流，產(chǎn)生參考電壓后，進(jìn)行電壓電流雙閉環(huán)控制。高頻鏈矩陣式逆變器采用雙向開關(guān)，能量可雙向流動，采用了高頻變壓器，實現(xiàn)了電氣隔離，降低了并聯(lián)系統(tǒng)的體積。

針對于下垂控制中功率的濾波問題，一般方法是在功率計算后再采用低通濾波器進(jìn)行濾波，濾波效果不是很理想，影響了系統(tǒng)的性能，也有對采樣的電壓電流進(jìn)行濾波后，再進(jìn)行功率的計算，但是這種方法需要過多的濾波器，降低了系統(tǒng)的性能。對于虛擬阻抗控制，為了減小輸出電流中含有的固有噪聲對并聯(lián)系統(tǒng)的影響，基于二階廣義積分器SOGI的虛擬阻抗控制方法被提出，但是在三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中，需要采用過多的SOGI進(jìn)行濾波，系統(tǒng)性能受到影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種能夠有效減少SOGI數(shù)量、提高系統(tǒng)性能的基于改進(jìn)功率濾波與基于SOGI虛擬阻抗相結(jié)合控制的高頻鏈矩陣式逆變器并聯(lián)改進(jìn)虛擬阻抗及功率濾波的方法；

為實現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：本發(fā)明的三相高頻鏈矩陣式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)由高頻鏈矩陣式逆變器A、高頻鏈矩陣式逆變器B、高頻變壓器A、高頻變壓器B、矩陣式變換器A、矩陣式變換器B、LC濾波環(huán)節(jié)A、LC濾波環(huán)節(jié)B組成；其中，高頻鏈矩陣式逆變器A采用直流電源供電，高頻鏈矩陣式逆變器A的輸入相與直流電源相連，高頻鏈矩陣式逆變器A的輸出相與高頻變壓器A原邊相連，高頻變壓器A的副邊與矩陣式變換器A的輸入相連，矩陣式變換器A的輸出經(jīng)過LC濾波環(huán)節(jié)A濾波；

高頻鏈矩陣式逆變器B采用直流電源供電，高頻鏈矩陣式逆變器B的輸入相與直流電源相連，高頻鏈矩陣式逆變器B的輸出相與高頻變壓器B原邊相連，高頻變壓器B的副邊與矩陣式變換器B的輸入相連，矩陣式變換器B的輸出經(jīng)過LC濾波環(huán)節(jié)B濾波；

高頻鏈矩陣式逆變器A與高頻鏈矩陣式逆變器B三相輸出經(jīng)過導(dǎo)線相連接，再連接三相負(fù)載，組成高頻鏈矩陣式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)；

本發(fā)明所述方法的步驟如下：

步驟1，采樣高頻鏈矩陣式逆變器的三相輸出電壓電流，進(jìn)行坐標(biāo)變換得到I_α、I_β、U_α、U_β，其中I_α、I_β為αβ坐標(biāo)系下高頻鏈矩陣式逆變器輸出電流,U_α、U_β為αβ坐標(biāo)系下高頻鏈矩陣式逆變器輸出電壓；

步驟2，采用SOGI只對αβ坐標(biāo)系下的U_α、I_α進(jìn)行濾波，產(chǎn)生U_α′、U_β′和I_α′、I_β′，此時的U_α′、U_β′、I_α′、I_β′相當(dāng)于αβ坐標(biāo)系下U_α、U_β、I_α、I_β進(jìn)行濾波后的量，分別對U_α′、U_β′、I_α′、I_β′進(jìn)行濾波，便可以分別對采樣的三相電壓電流量進(jìn)行濾波；所述SOGI為二階廣義積分器；

步驟3，用U_α′，U_β′，I_α′，I_β′進(jìn)行功率計算，計算后進(jìn)行反下垂控制，產(chǎn)生給定電壓值；

步驟4，對SOGI濾波后電流量I_α′，I_β′進(jìn)行坐標(biāo)變換，變換后進(jìn)行基于SOGI的虛擬阻抗控制，功率濾波與虛擬阻抗控制共用一個濾波器；隨后進(jìn)行電壓電流雙閉環(huán)控制，電壓環(huán)采用PI控制，電流環(huán)采用P控制，產(chǎn)生驅(qū)動波形控制高頻鏈矩陣式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：高頻鏈矩陣式逆變器并聯(lián)結(jié)構(gòu)，解決了普通三相逆變器并聯(lián)時系統(tǒng)體積大、重量重、效率低、動態(tài)響應(yīng)特性差、音頻噪聲大等缺點(diǎn)。改進(jìn)的前級功率濾波方法，在αβ坐標(biāo)系下進(jìn)行濾波，有效減小了濾波器的數(shù)量，提高了功率的質(zhì)量，同時電流濾波與基于SOGI的虛擬阻抗控制共用一個濾波器，能夠有效的減小系統(tǒng)對電流噪聲的敏感度，有效減少了傳統(tǒng)三相逆變器基于SOGI的虛擬阻抗控制方法中SOGI的數(shù)量，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的三相高頻鏈矩陣式逆變器的并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖。

圖2為SOGI結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為傳統(tǒng)的功率計算控制框圖。

圖4為本發(fā)明采用SOGI的功率濾波控制框圖。

圖5為本發(fā)明的高頻鏈矩陣式逆變器改進(jìn)前級功率濾波與基于SOGI的虛擬阻抗控制相結(jié)合的控制框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

圖1為本發(fā)明的三相高頻鏈矩陣式逆變器的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。可見該系統(tǒng)由高頻逆變器、高頻變壓器、矩陣式變換器、濾波環(huán)節(jié)組成。其中R₁，R₂，分別為兩逆變器的線路電阻，R為負(fù)載，L₁，L₂，C₁，C₂分別為兩逆變器的輸出濾波電感和濾波電容，I₁，I₂分別為兩逆變器的輸出電流，高頻鏈矩陣式逆變器采用雙向開關(guān)，能量可雙向流動，采用了高頻變壓器，實現(xiàn)了電氣隔離，降低了并聯(lián)系統(tǒng)的體積。解決了傳統(tǒng)的逆變技術(shù)需要采用工頻變壓器實現(xiàn)電氣隔離和電壓匹配，導(dǎo)致并聯(lián)系統(tǒng)體積大、重量重、效率低、動態(tài)響應(yīng)特性差、音頻噪聲大的問題。

圖2為SOGI結(jié)構(gòu)框圖。二階廣義積分器SOGI在指定頻率處可實現(xiàn)極大的增益，能夠濾除正弦波形中的雜波，同時具備輸入輸出同步無延時的優(yōu)點(diǎn)。二階廣義積分器集低通濾波器和帶通濾波器于一體，它能夠從若干輸入信號中提取一組所需的正交信號，還能濾除信號中含有的諧波分量。

圖3為傳統(tǒng)的功率計算控制框圖。在傳統(tǒng)的功率濾波方法中，首先對逆變器的輸出電壓電流進(jìn)行采樣，隨后進(jìn)行瞬時功率的計算，通過低通濾波器對計算出的有功功率P及無功功率Q進(jìn)行濾波，對濾波后的有功功率及無功功率進(jìn)行下垂控制。

圖4為本發(fā)明的采用SOGI的功率濾波控制框圖。首先采樣逆變器三相輸出電壓電流，進(jìn)行坐標(biāo)變換，產(chǎn)生I_α，I_β，U_α，U_β，采用SOGI只對αβ坐標(biāo)系下的U_α,I_α進(jìn)行濾波，產(chǎn)生U_α′，U_β′和I_α′，I_β′，此時的U_α′，U_β′，I_α′，I_β′相當(dāng)于αβ坐標(biāo)系下U_α，U_β，I_α，I_β進(jìn)行濾波后的量，用U_α′，U_β′，I_α′，I_β′進(jìn)行功率計算，計算后進(jìn)行反下垂控制。

圖5為本發(fā)明的高頻鏈矩陣式逆變器改進(jìn)前級功率濾波與基于SOGI的虛擬阻抗控制相結(jié)合的控制框圖。如圖所示首先采樣高頻鏈矩陣式逆變器的三相輸出電壓和電流，隨后進(jìn)行坐標(biāo)變換，變換后產(chǎn)生I_α，I_β，U_α，U_β，采用SOGI只對αβ坐標(biāo)系下的U_α,I_α進(jìn)行濾波，產(chǎn)生U_α′，U_β′和I_α′，I_β′，此時的U_α′，U_β′，I_α′，I_β′相當(dāng)于αβ坐標(biāo)系下U_α，U_β，I_α，I_β進(jìn)行濾波后的量，用U_α′，U_β′，I_α′，I_β′進(jìn)行功率計算，計算后進(jìn)行反下垂控制，產(chǎn)生給定電壓值，同時對SOGI濾波后電流量I_α′，I_β′，進(jìn)行坐標(biāo)變換，變換后進(jìn)行虛擬阻抗控制。隨后進(jìn)行電壓電流雙閉環(huán)控制，電壓環(huán)采用PI控制，電流環(huán)采用P控制，產(chǎn)生驅(qū)動波形控制高頻鏈矩陣式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。