本發(fā)明屬于逆變電源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種變控制器參數(shù)的逆變電源限流控制方法。

背景技術(shù)：

對(duì)于逆變電源而言，在復(fù)雜工況下(比如短路故障)既能可靠安全運(yùn)行又能保證良好的輸出波形質(zhì)量尤為重要，兼顧逆變電源可靠性及電能質(zhì)量具有重要意義。

現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)逆變電源常采用雙環(huán)控制策略，當(dāng)系統(tǒng)工作在短路故障下，為限制電感電流增大，通過限幅方式約束電感電流指令值大小。但通過該方法限流后，由于輸出電壓低于給定值，而外環(huán)控制器在基波處具有較大的增益，外環(huán)控制器輸出的波形是一個(gè)幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于限幅值得電感電流指令，限幅后得到的是一個(gè)削頂?shù)恼也?，含有大量的諧波從而導(dǎo)致輸出波形質(zhì)量很差，除了可能對(duì)負(fù)載造成不良影響外，大量諧波通過變壓器也會(huì)使其發(fā)出刺耳噪、發(fā)熱加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p害變壓器。

現(xiàn)有技術(shù)另有通過電壓環(huán)和電流環(huán)切換方式，即當(dāng)出現(xiàn)短路故障時(shí)，切換至電流環(huán)工作，保障系統(tǒng)能安全工作，但是切換過程中帶來的指令突變會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)輸出波形振蕩，尤其是在突加或者突卸至短路故障時(shí)動(dòng)態(tài)性能不佳?，F(xiàn)有技術(shù)另有軟硬件結(jié)合方式，先用硬件來實(shí)現(xiàn)快速削弱電感電流突增，然后利用雙環(huán)控制方式保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，這種方式雖然安全可靠，但是需要增加額外的硬件成本。

綜上而言，現(xiàn)有技術(shù)在逆變電源出現(xiàn)短路故障時(shí)，內(nèi)環(huán)指令通過限幅后，存在輸出波形質(zhì)量較差，以及大量諧波通過變壓器致其發(fā)出刺耳噪、發(fā)熱加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至損害變壓器等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種變控制器參數(shù)的逆變電源限流控制方法，其目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中逆變電源在短路故障、切入或切出短路工況下輸出波形質(zhì)量差問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種變控制器參數(shù)的逆變電源限流控制方法，依據(jù)采樣周期或者控制周期時(shí)間進(jìn)行如下步驟的處理：

(1)判斷逆變電源的負(fù)載電流有效值是否大于3倍的額定負(fù)載電流，若是，則進(jìn)入步驟(2)；若否，則進(jìn)入步驟(3)；

(2)判斷逆變電源的輸出電壓有效值是否小于額定輸出電壓，若是，則進(jìn)入步驟(4)，若否，則進(jìn)入步驟(3)；

(3)將控制器參數(shù)的衰減因子k_c設(shè)為1，進(jìn)入步驟(5)；

(4)修正控制器參數(shù)的衰減因子k_c，進(jìn)入步驟(5)；

(5)采用低通濾波器對(duì)衰減因子k_c進(jìn)行濾波處理。

優(yōu)選地，上述的逆變電源限流控制方法，其額定負(fù)載電流為逆變電源正常工況下輸出電流有效值，由系統(tǒng)容量和額定輸出電壓決定。

優(yōu)選地，上述的逆變電源限流控制方法，其額定輸出電壓為逆變電源正常工況下輸出電壓有效值。

優(yōu)選地，上述的逆變電源限流控制方法，步驟(4)的控制器參數(shù)的衰減因子k_c＝3I_LRMS/[A·(u_ref-U_ORMS)]；

其中，A為逆變電源的控制器在基波頻率處的增益值，u_ref為逆變電源輸出電壓參考指令電壓，U_ORMS為逆變電源輸出電壓有效值，I_LRMS為逆變電源額定電感電流。

優(yōu)選地，上述的逆變電源限流控制方法，采用的低通濾波器的表達(dá)式為1/(τs+1)，其中τ為濾波器時(shí)間常量，s為拉普拉斯算子。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本發(fā)明提供的變控制器參數(shù)的逆變電源限流控制方法，在現(xiàn)有雙環(huán)控制方法的基礎(chǔ)上，在固有的控制結(jié)構(gòu)上只需要改變外環(huán)控制器參數(shù)，無需額外增加硬件就能保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，降低了成本且實(shí)現(xiàn)簡單；

(2)本發(fā)明提供的變控制器參數(shù)的逆變電源限流控制方法，外環(huán)控制器參數(shù)可實(shí)時(shí)調(diào)整，在參數(shù)調(diào)整后采用低通濾波器通過濾波來緩和控制器參數(shù)突變所引起的調(diào)制波值急劇增加，以保障故障切入或者切出過程中的逆變器的動(dòng)態(tài)性能；

(3)本發(fā)明提供的變控制器參數(shù)的逆變電源限流控制方法，當(dāng)逆變器工作在正常工況時(shí)，外環(huán)控制器參數(shù)保持不變，因此保證了正常工況下所具備的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。

附圖說明

圖1是實(shí)施例提供的變控制器參數(shù)的逆變電源限流控制方的流程示意圖；

圖2是實(shí)施例中逆變電源的雙環(huán)控制示意圖；

圖3是實(shí)施例中逆變電源短路故障切入時(shí)負(fù)載電流與輸出電壓的波形示意圖；

圖4是實(shí)施例中逆變電源短路故障切出時(shí)負(fù)載電流與輸出電壓的波形示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有逆變電源雙環(huán)控制技術(shù)的不足，提出了一種變控制器參數(shù)的逆變電源限流控制方法，可在切入或切出短路故障發(fā)生時(shí)減少電感電流指令值諧波含量，從而在逆變電源發(fā)生切入或者切出故障時(shí)輸出電壓的正弦度更高。

為了更進(jìn)一步的說明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例提供的一種變控制器參數(shù)的逆變電源限流方法以及附圖具體闡述如下，實(shí)施例提供的逆變電源限流方法，其流程如圖1所示，包括如下步驟：

(1)：檢測逆變電源的負(fù)載電流，判斷負(fù)載電流有效值是否大于3倍的額定負(fù)載電流，若是，則進(jìn)入步驟(2)；若否，則進(jìn)入步驟(3)；其中的額定負(fù)載電流根據(jù)系統(tǒng)容量及額定輸出電壓確定；

(2)判斷逆變電源的輸出電壓有效值是否小于額定輸出電壓，若是，則進(jìn)入步驟(4)，若否，則進(jìn)入步驟(3)；

(3)將控制器參數(shù)的衰減因子k_c設(shè)為1，進(jìn)入步驟(5)；

(4)修正控制器參數(shù)的衰減因子k_c，使k_c＝3I_LRMS/[A·(u_ref-U_ORMS)]，進(jìn)入步驟(5)；

其中，A為逆變電源的控制器1在基波頻率處的增益值，u_ref為輸出電壓參考指令電壓，U_ORMS為輸出電壓有效值，I_LRMS為額定電感電流；

(5)采用表達(dá)式為1/(τs+1)的低通濾波器對(duì)衰減因子k_c進(jìn)行濾波處理；其中τ為濾波器時(shí)間常量，s為拉普拉斯算子；實(shí)施例中，τ選擇小于或者等于逆變電源的LC型濾波器截止頻率的倒數(shù)。

圖2所示，是實(shí)施例中的逆變電源的雙環(huán)控制示意圖，該雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)包括減法器1、減法器2、控制器1、控制器2、放大器1及放大器2；減法器1的第1輸入端為輸出電壓指令值，減法器1的第2輸入端為LC型濾波器輸出電壓；控制器1的輸入端連接至減法器1的輸出端，控制器1的輸出端為放大器1的輸入端；放大器1的輸出端為減法器2的第一輸入端，減法器2的第2輸入端為LC濾波器的電感電流；控制器2的輸入端連接至減法器2的輸出端，控制器2的輸出端連接放大器2的輸入端，放大器2的輸出端連接LC型濾波器輸入端；

實(shí)施例提供的變控制器參數(shù)的雙環(huán)控制方法在上述雙環(huán)結(jié)構(gòu)中的實(shí)現(xiàn)具體如下：控制器1為比例基波諧振+諧波諧振控制器，用于抑制正常工況下的低次諧波電壓；控制器2為比例基波諧振控制器，用于跟蹤逆變器側(cè)電感電流控制，并對(duì)控制器1輸出值進(jìn)行限幅；在該控制結(jié)構(gòu)中，關(guān)鍵在于控制器1的比例基波諧振控制參數(shù)乘以放大器2的衰減因子后所得到的外環(huán)控制器是可變的，衰減因子的選擇則是根據(jù)實(shí)施例提供的方法按照?qǐng)D1的流程圖判斷取值。

為了更加清楚說明實(shí)施例，這里結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行說明；實(shí)例中，三相逆變電源額定功率為10kVA，額定輸出電壓為115V，則單相功率3.3kVA，額定輸出電流為29A，電感電流有效值為22.7A；設(shè)計(jì)指標(biāo)為限流至3倍負(fù)載電流，有效值為87A，因此該有效值可作為步驟(1)判斷短路的閾值電流；在短路故障下，實(shí)際輸出電壓會(huì)降低，而國標(biāo)要求是故障下電壓不低于110V，因此在該實(shí)例中，步驟(2)的閾值電壓閾值設(shè)110V；步驟(4)修正控制器參數(shù)的衰減因子，使k_c＝3I_LRMS/[A·(u_ref-U_ORMS)]；本實(shí)例中，I_LRMS＝22.7A,u_ref＝115V,U_ORMS為采樣輸出電壓的有效值，A為基波增益值可依據(jù)實(shí)際正常工況下的開環(huán)Bode圖在50Hz分貝值，一般設(shè)計(jì)為40dB可保證無穩(wěn)態(tài)誤差，在本實(shí)例中取值為34dB；根據(jù)20lg(A)＝34dB，求解出增益值A(chǔ)＝50；

由此，在步驟(4)將控制器參數(shù)的衰減因子修正為k_c＝1.3/(115-U_ORMS)；考慮實(shí)際DSP數(shù)字實(shí)現(xiàn)中除法計(jì)算會(huì)暫用大量計(jì)算時(shí)間，可對(duì)步驟(4)的衰減因子k_c進(jìn)行線性化，可參考相關(guān)曲線擬合方法實(shí)施。

在步驟(5)的濾波步驟中，濾波器延時(shí)時(shí)間根據(jù)LC濾波器諧振頻率確定，實(shí)施例中，濾波電感L＝280uH，濾波電容C＝50uF，則將濾波頻率設(shè)為f＝1345Hz；

在本實(shí)施例中，考慮到濾波器不影響到實(shí)際系統(tǒng)帶寬，故取值略大于或等于LC濾波器截止頻率，可近似計(jì)算得到τ≈7×10^-4，由此得到濾波器表達(dá)式為1/(7×10^-4·s+1)。

圖3和圖4分別給出了采用本實(shí)施例提供的變控制器參數(shù)的逆變電源限流控制方法后，逆變電源短路切入、切出時(shí)的輸出波形，其中，圖3(a)是逆變電源短路切入故障發(fā)生時(shí)輸出電壓的波形示意圖，圖3(b)是逆變電源短路切入故障發(fā)生時(shí)負(fù)載電流的波形示意圖；其中，圖4(a)是逆變電源短路切出故障發(fā)生時(shí)輸出電壓的波形示意圖，圖4(b)是逆變電源短路切出故障發(fā)生時(shí)負(fù)載電流的波形示意圖；可以看到整個(gè)過程中輸出電壓和負(fù)載電流無明顯過沖，表明系統(tǒng)在可穩(wěn)定安全可靠運(yùn)行；另一方面，通過切入或者切出調(diào)節(jié)時(shí)間來看，整個(gè)過程在15ms左右，小于國標(biāo)要求的30ms，表明動(dòng)態(tài)性能得以保證；從這兩個(gè)圖還可以看到整個(gè)輸出電壓和負(fù)載電流波形，波形正弦度好，表明實(shí)施例的方法保證了良好的輸出波形質(zhì)量。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。