專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于lcl濾波的可控整流器參數(shù)辨識(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合電感-電容-電感(LCL)濾波的參數(shù)辨識(shí)方法，特別是一種基于LCL濾波的可控整流器參數(shù)辨識(shí)方法。
背景技術(shù)：
三相并網(wǎng)變流器具有輸出電流正弦，諧波含量低，功率因數(shù)可調(diào)及能量雙向流動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，其體積小及重量輕，是真正的“綠色電能變換器”。其在有源電力濾波(APF)、統(tǒng)一潮流控制(UPFC)、超導(dǎo)儲(chǔ)能(SMES)、高壓直流輸電(HVDC)、電力傳動(dòng)以及太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著國(guó)家“十二五”規(guī)劃的實(shí)施，節(jié)能減排力度不斷加大和對(duì)綠色能源需求不斷增加，并網(wǎng)變流器的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。但是變流器的器件開(kāi)關(guān)頻率約為2 15kHz，所產(chǎn)生開(kāi)關(guān)頻率或開(kāi)關(guān)頻率整數(shù)倍的諧波頻率較低，該諧波進(jìn)入電網(wǎng)后，會(huì)對(duì)諧波干擾敏感的電網(wǎng)負(fù)載產(chǎn)生一定影響，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生設(shè)備損毀。采用LCL濾波時(shí)，諧波抑制效果好，可以減少電感量，降低開(kāi)關(guān)頻率。但控制此變流器，不僅需要檢測(cè)電網(wǎng)電壓、電流以及直流母線電壓，如果采用主動(dòng)阻尼法抑制諧振，一般還需檢測(cè)交流濾波電容支路電壓或電流。這不僅增加整流器的成本，也給整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)安裝帶來(lái)諸多不利。同時(shí)電網(wǎng)電壓傳感器檢測(cè)到的實(shí)際是包含電網(wǎng)感抗影響的電壓，由于LCL濾波器本身感抗較小，電網(wǎng)感抗特別是變壓器漏感等的影響無(wú)法忽略，從而影響到整流器的穩(wěn)定運(yùn)行。三相PWM整流器電網(wǎng)電路與三相交流電機(jī)的定子電路有很大的相似性。采用類(lèi)似于交流電機(jī)磁鏈觀測(cè)的方法，利用三相PWM整流器直流母線電壓及開(kāi)關(guān)狀態(tài)構(gòu)造出虛擬的電網(wǎng)磁鏈?zhǔn)噶孔鳛镠VM整流器的定向矢量，可以節(jié)省電網(wǎng)電壓傳感器，而且也增強(qiáng)系統(tǒng)抗擾性能。但虛擬電網(wǎng)磁鏈存在觀測(cè)初值問(wèn)題，初值估計(jì)的不準(zhǔn)確可能導(dǎo)致整流器啟動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)電流和直流母線電壓劇烈波動(dòng)，甚至無(wú)法啟動(dòng)。現(xiàn)有初值估計(jì)方法都是基于純電感濾波的整流器提出的，由于LCL三階濾波器的復(fù)雜性，不能簡(jiǎn)單參考以上方法。再由于電網(wǎng)自身帶有感抗，特別是變壓器自帶的漏感也會(huì)改變LCL濾波器諧振頻率，同時(shí)有可能?chē)?yán)重影響電網(wǎng)磁鏈觀測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種基于LCL濾波的可控整流器參數(shù)辨識(shí)方法，解決了基于LCL濾波的可控整流器傳感器過(guò)多、系統(tǒng)定向不準(zhǔn)以及采用無(wú)電壓傳感器控制后的啟動(dòng)失控問(wèn)題。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的所述一種基于LCL濾波的可控整流器參數(shù)辨識(shí)方法包括五個(gè)步驟1、短路電流的獲取過(guò)程；2、基于遺傳算法的參數(shù)辨識(shí)；3、啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)初始相角的獲??；4、LCL濾波條件下的電網(wǎng)虛擬磁鏈值的實(shí)時(shí)估算；5、LCL濾波條件下的系統(tǒng)定向角的獲??；具體步驟如下步驟一、短路電流的獲取過(guò)程為
步驟1. 1、采樣直流母線電壓，此時(shí)為不可控整流所得電壓；步驟1. 2、向三橋臂整流電路6個(gè)功率器件發(fā)出持續(xù)時(shí)間為T(mén)的零矢量信號(hào)(0，0， 0)或(1，1，1)，相當(dāng)于整流電路所有上橋臂或下橋臂短路，這時(shí)電路相當(dāng)于只有電網(wǎng)電源作用的三相對(duì)稱(chēng)電路；步驟1. 3、通過(guò)霍爾電流傳感器采樣某相電流，以T/4為一個(gè)采樣周期，采樣4次， 記錄4個(gè)采樣值；步驟二、基于遺傳算法的參數(shù)辨識(shí)步驟2. 1、建立遺傳算法適應(yīng)度函數(shù)，將4個(gè)電流采樣值作為真實(shí)值，將通過(guò)短路電流數(shù)學(xué)模型計(jì)算電流作為估計(jì)值；通過(guò)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算的適應(yīng)度作為辨識(shí)參數(shù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)；步驟2. 2、采樣所得的不可控整流直流母線電壓，其大小在1/2至1倍線電壓峰值之間波動(dòng)，那么相電壓幅值應(yīng)該為直流母線電壓的々/3至2/々倍之間；電壓初始相位角取一個(gè)周期；工頻角頻率lOO^irad/s，取工頻士的偏差為搜索范圍；依據(jù)
權(quán)利要求
1. 一種基于LCL濾波的可控整流器參數(shù)辨識(shí)方法，其特征是所述可控整流器參數(shù)辨識(shí)方法包括五個(gè)步驟1、短路電流的獲取過(guò)程；2、基于遺傳算法的參數(shù)辨識(shí)；3、啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)初始相角的獲??；4、LCL濾波條件下的電網(wǎng)虛擬磁鏈值的實(shí)時(shí)估算；5、LCL濾波條件下的系統(tǒng)定向角的獲?。痪唧w步驟如下 步驟一、短路電流的獲取過(guò)程為步驟1. 1、采樣直流母線電壓，此時(shí)為不可控整流所得電壓；步驟1.2、向三橋臂整流電路6個(gè)功率器件發(fā)出持續(xù)時(shí)間為T(mén)的零矢量信號(hào)(0，0，0)或 (1，1，1)，相當(dāng)于整流電路所有上橋臂或下橋臂短路，這時(shí)電路相當(dāng)于只有電網(wǎng)電源作用的三相對(duì)稱(chēng)電路；步驟1. 3、通過(guò)霍爾電流傳感器采樣某相電流，以T/4為一個(gè)采樣周期，采樣4次，記錄 4個(gè)采樣值；步驟二、基于遺傳算法的參數(shù)辨識(shí)步驟2. 1、建立遺傳算法適應(yīng)度函數(shù)，將4個(gè)電流采樣值作為真實(shí)值，將通過(guò)短路電流數(shù)學(xué)模型計(jì)算電流作為估計(jì)值；通過(guò)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算的適應(yīng)度作為辨識(shí)參數(shù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)；步驟2. 2、采樣所得的不可控整流直流母線電壓，其大小在1/2至1倍線電壓峰值之間波動(dòng)，那么相電壓幅值應(yīng)該為直流母線電壓的々/3至2/力倍之間；電壓初始相位角取一個(gè)周期；工頻角頻率100π rad/s，取工頻士的偏差為搜索范圍；依據(jù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LCL濾波的可控整流器參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于， 帶有LCL濾波器的可控整流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括電網(wǎng)電源及電網(wǎng)內(nèi)電抗(1)、LCL濾波器O)、三橋臂整流電路(3)、直流側(cè)濾波電容以4)、直流負(fù)載(5)。電網(wǎng)電源與內(nèi)電抗分別于LCL濾波器的三相輸入端相連，LCL濾波器的輸出端分別與三橋臂整流電路中每一橋臂中點(diǎn)相連， 直流側(cè)濾波電容C與負(fù)載并聯(lián)，并分別連接于三橋臂整流電路的兩個(gè)輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LCL濾波的可控整流器參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于， 帶有LCL濾波器的可控整流的無(wú)傳感器控制結(jié)構(gòu)包括整流側(cè)電流的檢測(cè)(6)、LCL濾波器電容電流的檢測(cè)(7)、直流母線電壓的檢測(cè)(8)、參數(shù)辨識(shí)單元(9)、電網(wǎng)虛擬磁鏈的計(jì)算單元(10)、電網(wǎng)虛擬磁鏈定向角的計(jì)算單元(11)、直流電壓控制單元(12)、電流控制單元(13)、 主動(dòng)阻尼控制單元(14)、電壓空間矢量發(fā)生單元(15)。給定直流電壓(U!。)與直流母線電壓的檢測(cè)值(Ud。)送入直流電壓控制單元(12)，得到的有功電流給定(<)。采用定向角(Θ)將整流側(cè)電流的檢測(cè)值(ia2，ib2)坐標(biāo)變換，分別得到d、q軸電流(、，、)。電流給定(i〗，i；) 與采樣電流(id，iq)送入電流控制單元(13)，電流前饋?lái)?xiàng)等于電源內(nèi)電感與LCL濾波器電感的和乘以采樣電流(id，iq)o LCL濾波器電容電流的檢測(cè)值(i。a，i。b)，進(jìn)過(guò)基于定向角 (θ )的坐標(biāo)反變換，送入阻尼控制模塊，得到阻尼控制電壓值，分別于電流控制單元輸出值相加，經(jīng)過(guò)基于定向角(Θ)的坐標(biāo)反變換，得到整流側(cè)電壓給定 ，u;)。送入電壓空間矢量發(fā)生單元(15)，得到開(kāi)關(guān)狀態(tài)(Sa, b,。)，并給入整流電路(3)。開(kāi)關(guān)狀態(tài)(Sa,b,。)、直流母線電壓的檢測(cè)值(Udc)、電流給定(i=，^及參數(shù)辨識(shí)單元(9)所得參數(shù)，送入電網(wǎng)虛擬磁鏈的計(jì)算單元(10)，得到電網(wǎng)虛擬磁鏈Ψα，Ψ0。再送入電網(wǎng)虛擬磁鏈定向角的計(jì)算單元(11)，得到定向角(Θ)。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)電壓傳感器控制。
全文摘要
一種基于LCL濾波的可控整流器參數(shù)辨識(shí)方法，屬于適合電感-電容-電感(LCL)濾波的參數(shù)辨識(shí)方法。所述一種基于LCL濾波的可控整流器參數(shù)辨識(shí)方法包括五個(gè)步驟1、短路電流的獲取過(guò)程；2、基于遺傳算法的參數(shù)辨識(shí)；3、啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)初始相角的獲??；4、LCL濾波條件下的電網(wǎng)虛擬磁鏈值的實(shí)時(shí)估算；5、LCL濾波條件下的系統(tǒng)定向角的獲取。優(yōu)點(diǎn)1、采用遺傳算法對(duì)電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)虛擬磁鏈初值及相位較為準(zhǔn)確觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)了整流器平穩(wěn)啟動(dòng)。2、獲得考慮電網(wǎng)內(nèi)電感的LCL濾波器諧振頻率，給LCL濾波器的諧振抑制提供可靠依據(jù)。3、為基于LCL濾波的可控整流器無(wú)傳感器運(yùn)行提供了精確的電網(wǎng)虛擬磁鏈定向，有利于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02M1/36GK102307004SQ201110242200
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者伍小杰, 吳瑋, 吳迪, 周書(shū)穎, 夏帥, 宗偉林, 戴鵬, 王貴峰, 王穎杰, 袁慶慶, 陸平 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué), 徐州寶迪電氣有限公司