一种无差拍电流预测的能量回馈算法的制作方法

1.本发明涉及能量回馈系统技术领域，尤其涉及一种无差拍电流预测的能量回馈算法。


背景技术：

2.常规变频器通过制动电阻来消耗能量，而常规能量回馈控制采用额外传感器检测网侧电压和相位，检测有干扰且有延迟。本发明利用一种无差拍电流预测控制算法，无需额外的电压和相位的检测装置，实时学习到电网电压和相位，无差拍电流预测控制算法对电流的控制响应更快，可实现功率因素为1的能量回馈。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种无差拍电流预测的能量回馈算法。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种能量回馈控制方法，所述能量回馈算法包括，无差拍电流预测控制算法，电压pi调节器，电网自学习算法,具体包括以下步骤：
6.s1、对电抗器l1的a,b两相电流进行采样ia，ib，以及母线侧直流电压v
dc
；
7.s2、根据三相坐标系到两相静止坐标系下的坐标转换方法，计算出两相静止坐标系下两相实际电流i
α
，i
β
；
8.s3、判断母线侧电压v
dc
当前值是否大于起始回馈电压值v
dc_start
；
9.s4、当所述的母线侧电压v
dc
当前值大于起始回馈电压值v
dc_start
，控制开关管开关，以使得电网电压作用到电抗器上；
10.s5、通过电压pi调节器计算出回馈控制电流指令i
s*
；
11.s6、根据预估的相位θ和回馈控制电流i
s*
计算出两相静止坐标系下两相电流指令i
α*
，i
β*
；
12.s7、根据指令电流i
α*
，i
β*
和预估的电网电压e
α
，e
β
；，采用无差拍电流预测控制算法，计算两相静止坐标系下两相电压v
α*
，v
β*
；
13.s8、根据v
α*
，v
β*
计算svpwm输出，并更新脉宽调制模块输出到开关管。向电网输出能量；
14.s9、通过检测到电抗器电流变化估算出两相静止坐标系下两相电网电压e
α
，e
β
；
15.s10、通过对两相电压反正切运算，计算出当前电网电压值和角度信息以及预估下一次的电网电压值和下一次的角度位置θ；
16.s11、判断母线侧电压v
dc
当前值是否小于停止回馈电压值v
dc_stop
且检测回馈电流模值并判断当前回馈电流是否小于最小回馈电流i
min_stop
；
17.优选地，所述s9中根据无差拍电流预测控制，采用双环控制，预测电流控制仅进行clarke变化，无须解耦算法，计算出输出电压。
18.优选地，所述s8中可实时计算出电网电压静止坐标系下的两相电压以及反正切计算出当前电网电压的相位。
19.优选地，采用以下公式：
[0020][0021]
离散化后为:
[0022][0023]
下一刻电压输出计算值：
[0024][0025]
此刻的反馈电压计算值：
[0026][0027]
此刻的反电动势计算值：
[0028][0029]
将式(5)迭代到式(3)计算出静止坐标系下的两项电压在利用上述的电压进行svpwm矢量生成模块，在利用脉宽调制模块控制整流侧的6个开关管；
[0030]
在所述的第(8)步，利用公式(5)，可实时计算出电网电压静止坐标系下的两相电压。并按公式(6)反正切计算出当前电网电压的相位；
[0031][0032]
通过电压pi调节器实时对母线侧电压进行调节，其输出作为回馈控制电流is*，利用公式(7)，分解为静止坐标系下的两相控制电流；
[0033][0034]
将公式(7)的电流控制变量代入到(3)，完成一个完整回馈控制算法实现。
[0035]
优选地，所述带*代表预测值，不带*为反馈值。
[0036]
本发明的有益效果是：
[0037]
1、通过将回馈电抗器l1直接接到电网和变频器之间，方法包括，实时检测母线侧电压值，并判断该值是否大于起始回馈电压值，当该值大于起始回馈电压值时，控制igbt开关管输出状态作用到回馈电抗器上；
[0038]
2、通过检测电抗器电流开始变化并计算当前时刻电网电压和相位，根据学习到的相位向电网输出回馈电流，母线电压下降，当母线电压值下降到停止电压时，且回馈电流小于某设定的最小回馈电流值，回馈停止；
[0039]
综上所述，本发明采用无差拍电流预测的能量回馈算法，无需电网电压检测装置，可实时学习到电网电压和相位，采样电压环pi调节器输出控制回馈电流的大小。
附图说明
[0040]
图1为本发明提出的一种无差拍电流预测的能量回馈算法的四象限变频器(整流回馈侧)结构图。
具体实施方式
[0041]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0042]
参照图1，一种无差拍电流预测的能量回馈算法，能量回馈算法包括，无差拍电流预测控制算法，电压pi调节器，电网自学习算法,具体包括以下步骤：
[0043]
s1、对电抗器l1的a,b两相电流进行采样ia，ib，以及母线侧直流电压v
dc
；
[0044]
s2、根据三相坐标系到两相静止坐标系下的坐标转换方法，计算出两相静止坐标系下两相实际电流i
α
，i
β
；
[0045]
s3、判断母线侧电压v
dc
当前值是否大于起始回馈电压值v
dc_start
；
[0046]
s4、当所述的母线侧电压v
dc
当前值大于起始回馈电压值v
dc_start
，控制开关管开关，以使得电网电压作用到电抗器上；
[0047]
s5、通过电压pi调节器计算出回馈控制电流指令i
s*
；
[0048]
s6、根据预估的相位θ和回馈控制电流i
s*
计算出两相静止坐标系下两相电流指令i
α*
，i
β*
；
[0049]
s7、根据指令电流i
α*
，i
β*
和预估的电网电压e
α
，e
β
；，采用无差拍电流预测控制算法，计算两相静止坐标系下两相电压v
α*
，v
β*
；
[0050]
s8、根据v
α*
，v
β*
计算svpwm输出，并更新脉宽调制模块输出到开关管。向电网输出能量；
[0051]
s9、通过检测到电抗器电流变化估算出两相静止坐标系下两相电网电压e
α
，e
β
；
[0052]
s10、通过对两相电压反正切运算，计算出当前电网电压值和角度信息以及预估下一次的电网电压值和下一次的角度位置θ；
[0053]
s11、判断母线侧电压v
dc
当前值是否小于停止回馈电压值v
dc_stop
且检测回馈电流模值并判断当前回馈电流是否小于最小回馈电流i
min_stop
；
[0054]
在本发明中，s9中根据无差拍电流预测控制，采用双环控制，预测电流控制仅进行
clarke变化，无须解耦算法，根据下式，计算出输出电压；
[0055]
(1)静止坐标下的电压方程：
[0056][0057]
离散化后为:
[0058][0059]
下一刻电压输出计算值：
[0060][0061]
此刻的反馈电压计算值：
[0062][0063]
此刻的反电动势计算值：
[0064][0065]
将式(5)迭代到式(3)计算出静止坐标系下的两项电压在利用上述的电压进行svpwm矢量生成模块，在利用脉宽调制模块控制整流侧的6个开关管，无差拍电流预测算法，需要生成静止两相指令电流，s8中可实时计算出电网电压静止坐标系下的两相电压，并按公式(6)反正切计算出当前电网电压的相位。
[0066][0067]
通过电压pi调节器实时对母线侧电压进行调节，其输出作为回馈控制电流is*，利用公式(7)，分解为静止坐标系下的两相控制电流；
[0068][0069]
将公式(7)的电流控制变量代入到(3)，完成一个完整回馈控制算法实现。
[0070]
在本发明中，回馈电抗器l1直接接到电网和变频器之间，实时检测母线侧电压值，
并判断该值是否大于起始回馈电压值，当该值大于起始回馈电压值时，控制igbt开关管输出状态作用到回馈电抗器上，通过检测电抗器电流开始变化并计算当前时刻电网电压和相位，根据学习到的相位向电网输出回馈电流，母线电压下降，当母线电压值下降到停止电压时，且回馈电流小于某设定的最小回馈电流值，回馈停止。
[0071]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。