本发明涉及电网调节技术领域，具体而言涉及一种基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法。
背景技术：
我国配电网络三相负荷不平衡问题难以避免。不平衡的配电网络会产生更多的损耗和热效应，也会对感应电动机、电力电子变流器和调速驱动器等设备产生负面影响，并引起电网负序保护动作，影响供电安全。
pet(powerelectronictransformer,pet)是一种新型配电变压装置。电力电子变压器具备交流接口和直流接口，可以灵活调节交流高压侧功率因数和电流，多台电力电子变压器能够通过光纤联网。。
但多端口电力电子变压器体系下，光伏发电装置、储能设备等接在不同端口下会使得流经各电力电子变换器的功率流不同，从而使得整个系统的损耗不同。因而现有的电力电子变压器需要增加电路结构以补偿不平衡负载，或采用有源方式，通过svc、svg、statcom等设备针对电网局部不平衡进行补偿。但是其需要与配电网络协同工作，避免出现调节控制的滞后。由于其调节控制要求高，实际效果并不理想，可靠性较差。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法，本发明不论交流系统对称与否，均能自适应保证pet系统三相间以及各子模块电容电压的稳定控制。本发明的变压器内所采用的控制策略结合了谐振变换器(cllc型)的电压钳位特性，在保持供电可靠性的同时，能够简化传统两级控制，实现单级统一控制。本发明具体采用如下技术方案。
首先，为实现上述目的，提出一种基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法，其步骤包括：第一步，采样：测量公共直流侧电压vdccom，测量公共直流侧电压的参考值vdccomref，测量所述电力电子变压器电网侧的三个等效线电压vab、vbc、vca以及三个相电流。第二步，计算：电流参考值is＝kpdc(vdccomref-vdccom) kidc∫(vdccomref-vdccom)dt，其中，kpdc、kidc分别为比例项系数和积分项系数。第三步，根据所述电力电子变压器电网侧的三个等效线电压vab、vbc、vca以及三个相电流计算并获得虚拟中性点o以及各相电压
可选的，上述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法中，所述第六步中，还包括零序电流修正计算的步骤，用于修正不平衡的三个相电流分别为
可选的，上述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法中，所述三个相电流均具有闭环传递函数
可选的，上述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法中，所述电流内环控制器增益
可选的，上述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法中，所述第六步中，利用电流内环控制器增益gi(s)对所述电流偏差值ir进行调制以获得调制比的偏差量dr的步骤由带有选择性谐波补偿能力的比例谐振控制器计算而获得。
可选的，上述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法中，所述第七步中，任一相等效电压为vx0＝denvdci。
可选的，上述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法中，还包括有调节spwm控制器输出占空比的步骤，所述spwm控制器连接所述电力电子变压器的控制单元与所述电力电子变压器前端级联h桥电路。
可选的，上述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法中，所述spwm控制器的输出占空比随所述第七步中计算获得的调制比de的增加而增加。
有益效果：
本发明通过公共直流侧电压、公共直流侧电压的参考值、以及电网侧线电压，为独立的锁相环控制实时提供数据。上述的数据还进一步作为电流的参考值供独立的进行各个相电流的内环控制。而后，本发明通过引入零序电流修正量来实现系统不平衡时对电力电子变压器的控制。该控制过程中，本发明通过前馈导纳补偿控制输出调制比，通过对spwm占空比的控制实现对系统负载平衡状况的调节。本发明不论交流系统对称与否，均能自适应保证pet系统三相间电流以及各子模块电压稳定。本发明对电力电子变压器负载平衡的控制仅需在电力电子变压器内部通过锁相环和pwm占空比实现，无需增加用于调节的负载电路，无需进行两级控制，本发明通过对电流进行独立解耦控制，能够实时的解决电网电压不平衡的问题，调节高效且易于实现。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的电力电子变压器的整体电路示意图；
图2是本发明的电力电子变压器中的外环控制系统的框图；
图3-a是本发明的电力电子变压器中锁相环控制系统的原理图；
图3-b是本发明的电力电子变压器中锁相环控制系统的系统框图；
图4是本发明的电力电子变压器中前馈导纳补偿控制系统框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
图1为根据本发明的一种基于独立相电流控制的电力电子变压器，其包括：
外环控制系统，包括：如图1右上侧的公共直流侧电压测量端，用于测量公共直流侧电压vdccom；参考值输入端，用于接收公共直流侧电压的参考值vdccomref；pi控制器，如图2及图1右下角所示，用于计算电流参考值is作为独立相电流控制系统的输入信号，其中，所述电流参考值is＝kpdc(vdccomref-vdccom) kidc∫(vdccomref-vdccom)dt，其中，kpdc、kidc分别为比例项系数和积分项系数；
锁相环控制系统pll，其连接在图1的左侧，具体包括对应每一相的3组控制单元，其中每一组控制单元分别均为图3-a所示结构或图3-b所示框图。其包括：电网侧测量端，用于测量所述电力电子变压器电网侧的三个等效线电压vab、vbc、vca以及三个相电流，以获得虚拟中性点o以及各相电压
前馈导纳补偿控制系统，如图4所示，其设置有前馈导纳补偿增益
所述独立相电流控制系统，包括用于接收所述独立锁相控制后所得到的相位以及电流参考值is的输入端；所述独立相电流控制系统还包括有电流内环控制器gi(s)；所述独立相电流控制系统先将所述锁相环控制系统计算获得的虚拟中性点o的电流iabc0与线路电流iabcl相减，获得电流偏差值ir，而后利用所述电流内环控制器gi(s)对所述电流偏差值ir进行调制以获得调制比的偏差量dr，随后将所述调制比的偏差量dr与所述前馈导纳补偿控制系统所输出的前馈调制比d*做差或求和，得到所述电力电子变压器前端级联h桥的调制比de，最后控制相电流响应为：ix0＝gid(s)de·nvdci giv(s)vs；其中，ix0表示任一相电流，
上述的电力电子变压器，其基于独立相电流控制的电力电子变压器单级统一控制的核心在于对各相电流进行独立解耦控制，故当电网电压不平衡时，电力电子变压器统一控制策略包括以下步骤：
(1)测量电力电子变压器公共直流侧电压vdccom，通过对公共直流侧电压进行调节控制，并根据实际要求给定一个公共直流侧电压的参考值vdccomref，获得电流内环电流参考值的幅值；两者的电压偏差输入电压外环控制器，经过pi控制器计算出一个电流参考指令is作为电流内环控制器的输入，pi控制器的时域表达式为：
is＝kpdc(vdccomref-vdccom) kidc∫(vdccomref-vdccom)dt；
(2)测量电力电子变压器网侧线电压、相电流，对线电压进行线相变换，使形成虚拟中性点o。当三相系统平衡时，对三相系统的控制可以简化为对三个单相系统的控制，从而实现电力电子变压器三相系统独立解耦控制；其中，线相变换的表达式:
(3)当三相系统不平衡时，主要表现为三相电网电压的不平衡以及电力电子变压器本身的非线性带来的不平衡。这会导致三相电流不平衡，不平衡的三相电流包含零序分量，通过在控制系统中引入零序电流修正量来补偿系统不平衡对控制系统所造成的影响，使得三相不平衡系统实现独立解耦控制；由此将零序电流修正量及修正后，可得到三相电流表达式:
(4)对经过线相变换的相电压进行独立锁相控制，将得到的电网电压相位结合电流内环所得的电流参考值幅值，提供给电流内环进行内环控制；
电流环构造包括以下步骤：
pet系统各相等效电压为vac＝denvdci，根据kvl(kirchhoffvoltagelaw)定律，可得系统各相电流响应为：ix0＝gid(s)de·nvdci giv(s)vs；式中：
其中电流内环控制器gi(s)设置在独立相电流控制系统中，采用带有选择性谐波补偿能力的比例谐振控制器，该控制器具有较高的动态响应能力和低次谐波补偿能力，能对交流量实现无静差跟踪控制，是分布式并网发电系统中一种常用的控制器。本发明的一种实现方式下，其将iabc0与线路电流iabcl相减，得到电流偏差值ir，经过gi(s)控制器得出调制比的偏差量dr，最后获得pr控制器的传递函数表示为：
其中前馈导纳补偿增益gc(s)可表述为
由此，本发明的电力电子变压器通过上述单级统一控制策略的控制，能够使其三相电流达到稳定状态，公共直流测电压稳定。根据三相电网相电压及经过变换后的相电压，当电网中a相电压突然下降时，电压发生变化，经控制后的相电流也随之变化，当电网电压恢复正常时，电压及电流迅速恢复为原来的平衡状态。在此过程中，三相相电流及零序电流波形图，当电网电压从不平衡到恢复正常时，零序电流的产生与恢复的变化趋势与电压、电流的变化趋势相同。当电网电压不平衡时，电压、电流的相位也会产生偏差；当电网电压不平衡时，由于cllc谐振变换器的存在，交流侧的功率波动传达直流侧，并以760v为轴线正弦微小波动。h桥直流侧电压在电网电压不平衡时有微量下降，但其误差在允许范围内。基于独立相电流控制的电力电子变压器单级统一控制策略具备调节三相电压、电流不平衡功能。
本发明的基于独立相电流控制的电力电子变压器单级统一控制策略，能够对电力电子变压器直流侧的电压控制，结合独立锁相环控制，以提供电流参考值给电流控制器，并通过对电流进行独立解耦控制，解决电网电压不平衡，从而改善电能质量。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
1.一种基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法，其特征在于，步骤包括：
第一步，采样：测量公共直流侧电压vdccom，测量公共直流侧电压的参考值vdccomref，测量所述电力电子变压器电网侧的三个等效线电压vab、vbc、vca以及三个相电流；
第二步，计算：电流参考值is＝kpdc(vdccomref-vdccom) kidc∫(vdccomref-vdccom)dt，其中，kpdc、kidc分别为比例项系数和积分项系数；
第三步，根据所述电力电子变压器电网侧的三个等效线电压vab、vbc、vca以及三个相电流计算并获得虚拟中性点o以及各相电压
第四步，计算前馈导纳补偿增益
第五步，按照所述
第六步，将所述虚拟中性点o的电流iabc0与线路电流iabcl相减，获得电流偏差值ir，而后利用电流内环控制器增益gi(s)对所述电流偏差值ir进行调制以获得调制比的偏差量dr，将所述调制比的偏差量dr与所述第五步所输出的前馈调制比d*做差或求和，得到对应于电力电子变压器前端级联h桥的调制比de；
第七步，控制三个相电流分别进行独立解耦，并分别控制所述三个相电流的响应为：ix0＝gid(s)de·nvdci giv(s)vs；其中，ix0表示任一相电流，
2.如权利要求1所述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法，其特征在于，所述第六步中，还包括零序电流修正计算的步骤，用于修正不平衡的三个相电流分别为
3.如权利要求1-2所述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法，其特征在于，所述三个相电流均具有闭环传递函数
4.如权利要求1-3所述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法，其特征在于，所述电流内环控制器增益
5.如权利要求1-4所述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法，其特征在于，所述第六步中，利用电流内环控制器增益gi(s)对所述电流偏差值ir进行调制以获得调制比的偏差量dr的步骤由带有选择性谐波补偿能力的比例谐振控制器计算而获得。
6.如权利要求1所述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法，其特征在于，所述第七步中，任一相等效电压为vx0＝denvdci。
7.如权利要求1所述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法，其特征在于，还包括有调节spwm控制器输出占空比的步骤，所述spwm控制器连接所述电力电子变压器的控制单元与所述电力电子变压器前端级联h桥电路。
8.如权利要求1所述的基于独立相电流控制的电力电子变压器的控制方法，其特征在于，所述spwm控制器的输出占空比随所述第七步中计算获得的调制比de的增加而增加。
技术总结