一种微电网实验教学装置

1.本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及一种微电网实验教学装置。


背景技术：

2.近年来，随着新能源发电的大规模应用，新能源发电在电网中的占比越来越高。传统的电网结构已经无法适应这一变化，为解决大量新能源并网的问题，提出了微网这一概念。新能源发电需要通过电力电子设备与微网中的母线相连，因此微网中有着大量的电力电子设备。为了实现这些电力电子单台设备的控制和多台电力电子设备之间的协调控制，微电网中有着复杂的控制结构。
3.为了适应最新的科研内容，微电网的实验教学是必不可少的。典型的微电网实验教学采用功率硬件在环作为实验设备，这种教学方法有以下局限性：
4.1、成本高。功率硬件在环由于需要计算能力强大的实时仿真器和高带宽的线性放大器，价格往往很高。过高的价格限制了功率硬件在环在教学中的推广。
5.2、占地面积大。实时仿真器往往占地面积很大，不利于教学的开展。
6.因此，有必要提出一种新的微电网实验教学装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微电网实验教学装置。
8.根据本发明的一个方面，提供一种微电网实验教学装置，包括硬件电路和软件，其中：
9.所述硬件电路包括电流控制型变流器、电压控制型变流器、电流型变流器控制器、电压型变流器控制器、第一直流供电端口、第二直流供电端口和上位机；
10.所述电压控制型变流器的直流输入端与所述第一直流供电端口相连；所述电压控制型变流器用于复现所模拟微电网中的交流母线电压；
11.所述电流控制型变流器的直流输入端与所述第二直流供电端口相连；所述电流控制型变流器用于复现所模拟微电网中的支路电流；所述电流控制型变流器的交流输出端口与所述电压控制型变流器的交流输出端口相连；所述电流控制型变流器和所述电压控制型变流器的交流输出端口外接负载和装置交流输出端口中的至少一种，以实现功能和系统扩展；
12.所述电压型变流器控制器与所述上位机连接，用于在实验教学装置中准确复现微电网系统控制行为和电压特征；
13.所述电流型变流器控制器与所述上位机连接，用于在实验教学装置中准确复现微电网系统控制行为和电流特征；
14.所述上位机包括图形用户界面和用于与外部通讯的接口；所述接口用于接收实验教学装置的采样信号并分别向所述电压型变流器控制器和所述电流型变流器控制器传输信号；所述图形用户界面作为所述软件，包括用于输入参数的控制参数调整界面、用于选择
使能的控制器的控制模式调整界面以及用于观测实验教学装置状态的装置状态显示界面，以实现实验教学装置的控制和测量。
15.与现有技术相比，本发明具有如下至少之一的有益效果：
16.本发明的微电网实验教学装置可以灵活实现多台装置互联并扩展负载环节，具有成本低、占地小、功耗低、灵活性高、扩展性强等特点，能够实现多种典型微电网控制的特征复现和编程，本发明可以用于低成本的微电网实验教学。
附图说明
17.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
18.图1为本发明一优选实施例的微电网实验教学装置结构示意图；
19.图2为本发明一优选实施例的硬件电路的结构示意图；
20.图3为本发明一优选实施例的用于电压控制型变流器的三相dc/ac电力电子变流器拓扑结构示意图；
21.图4为本发明一优选实施例的用于电流控制型变流器的三相dc/ac电力电子变流器拓扑结构示意图；
22.图5为本发明一优选实施例的用于电流控制型变流器的无源电阻抗网络的拓扑结构示意图；
23.图6为本发明一优选实施例的用于电压控制型变流器的无源电阻抗网络的拓扑结构示意图；
24.图7为本发明一优选实施例的与电流控制型变流器直流侧相连的无源电阻抗网络的拓扑结构示意图；
25.图8为本发明一优选实施例的与电压控制型变流器直流侧相连的无源电阻抗网络的拓扑结构示意图；
26.图9为本发明一优选实施例的二次控制环节示意图；
27.图10为本发明一优选实施例的下垂控制环节示意图；
28.图11为本发明一优选实施例的闭环电压控制环节示意图；
29.图12为本发明一优选实施例的dq轴电流控制环节示意图；
30.图13为本发明一优选实施例的dq0轴电流控制环节示意图；
31.图14为本发明一优选实施例的电阻抗网络e的结构示意图；
32.图15为本发明一优选实施例的电阻抗网络f的结构示意图；
33.图16为本发明一优选实施例的主从控制环节示意图；
34.图中：1-电压控制型变流器；2-变流器a；3-电阻抗网络b；4-变流器a直流供电端；5-变流器a交流输出端；6-电阻抗网络a交流输入端；7-电阻抗网络a交流输出端；8-第一直流供电端口；9-电阻抗网络c；10-电阻抗网络c直流输入端；11-电阻抗网络c直流输出端；12-电压型变流器控制器；13-二次控制器；14-下垂控制器；15-闭环电压控制器；16-开环电压控制器；17-脉宽调制器a；18-电流控制型变流器；19-变流器b；20-电阻抗网络a；21-变流器b直流供电端；22-变流器b交流输出端；23-电阻抗网络b交流输入端；24-电阻抗网络b交流输出端；25-第二直流供电端口；26-电阻抗网络d；27-电阻抗网络d直流输入端；28-电阻
抗网络d直流输出端；29-电流型变流器控制器；30-dq轴电流控制器；31-dq0轴电流控制器；32-脉宽调制器b；33-上位机；34-幅值计算器；35-频率计算器；36-幅值二次控制器；37-频率二次控制器；38-有功功率计算；39-无功功率计算；40-电压外环d轴控制器；41-电压外环q轴控制器；42-电流内环d轴控制器；43-电流内环q轴控制器；44-park变换；45-逆park变换；46-第一电流环d轴控制器；47-第一电流环q轴控制器；48-第二电流环d轴控制器；49-第二电流环q轴控制器；50-电流环0轴控制器；51-直流二极管；52-直流继电器；53-交流断路器；54-直流源；55-实验教学装置；56-电阻抗网络e；57-电阻抗网络f；58-负载；59-装置交流输出端口；60-电阻抗网络e交流输入端；61-电阻抗网络e交流输出端；62-电阻抗网络f交流输入端；63-电阻抗网络f交流输出端；64-主从控制器；65-dq到abc坐标变换；66-dq0到abc坐标变换。
具体实施方式
35.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。这些都属于本发明的保护范围。在本发明实施例的描述中，需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
36.参照图1-2，为本发明一优选实施例提供的微电网实验教学装置的结构示意图，该装置包括硬件电路和软件，其中：硬件电路为主功率系统的设计，包括电流控制型变流器18、电压控制型变流器1、电流型变流器控制器29、电压型变流器控制器12、第一直流供电端口8、第二直流供电端口25和上位机33；电流控制型变流器18的端口包括一个直流输入端和一个交流输出端，电压控制型变流器1的端口包括一个直流输入端和一个交流输出端；电压控制型变流器1的直流输入端与第一直流供电端口8相连；电压控制型变流器1用于复现所模拟微电网中的交流母线电压；电流控制型变流器18的直流输入端与第二直流供电端口25相连，两个直流供电端口可以连接到同一个外部供电电源，也可以分别连接到不同的外部供电电源；电流控制型变流器18用于复现所模拟微电网中的支路电流；电流控制型变流器18的交流输出端口与电压控制型变流器1的交流输出端口相连；电流控制型变流器18和电压控制型变流器1的交流输出端口外接负载58和装置交流输出端口59中的至少一种，可以与其他实验装置相连，以实现功能和系统扩展；电压型变流器控制器12与上位机33连接，用于在实验教学装置中准确复现微电网系统控制行为和电压特征；电流型变流器控制器29与上位机33连接，用于在实验教学装置中准确复现微电网系统控制行为和电流特征；上位机33包括图形用户界面和用于与外部通讯的接口；接口用于接收实验教学装置的采样信号并分别向电压型变流器控制器12和电流型变流器控制器29传输信号；图形用户界面作为软件，包括用于输入参数的控制参数调整界面、用于选择使能的控制器的控制模式调整界面以及用于观测实验教学装置状态的装置状态显示界面，以实现实验教学装置的控制和测量。
37.在一些具体的实施方式中，电压控制型变流器1通过塑造电压控制型变流器1的交
流输出端口的电压幅值、频率和相位复现所模拟微电网中的交流母线电压；电压控制型变流器1包括变流器a2，变流器a2包括变流器a直流供电端4和变流器a交流输出端5，电压控制型变流器1的滤波阻抗网络包括电阻抗网络a20、电阻抗网络c9和电阻抗网络e56中的至少一种且至少包括电阻抗网络a20；其中：电阻抗网络a20包括电阻抗网络a交流输入端6和电阻抗网络a交流输出端7，可选的电阻抗网络c9包括电阻抗网络c直流输入端10和电阻抗网络c直流输出端11，可选的电阻抗网络e56包括电阻抗网络e交流输入端60和电阻抗网络e交流输出端61；其中，这里的“可选的”表示电压控制型变流器1的滤波阻抗网络可以不采用电阻抗网络c9和电阻抗网络e56实现其功能；电阻抗网络a20用于滤除变流器a交流输出端5的电压谐波，电阻抗网络a交流输入端6与变流器a交流输出端5相连，电阻抗网络a交流输出端7与电阻抗网络e交流输入端60相连或者直接与电压控制型变流器1的交流输出端相连；电阻抗网络c9用于抑制直流回路中的零序电流；变流器a直流供电端4可直接与第一直流供电端口8相连或者通过电阻抗网c与第一直流供电端口8相连；采用电阻抗网络c9时，电阻抗网络c直流输入端10与第一直流供电端口8相连，电阻抗网络c直流输出端11与变流器a直流供电端4相连；采用电阻抗网络e56时，电阻抗网络e56用于抑制交流回路中的零序电流，电阻抗网络e交流输入端60与电阻抗网络a交流输出端7相连，电阻抗网络e交流输出端61与电压控制型变流器1的交流输出端相连。
38.在一些具体的实施方式中，电流控制型变流器18通过塑造电流控制型变流器18的交流输出端口的电流复现所模拟微电网中的支路电流；电流控制型变流器18包括变流器b19，变流器b19包括变流器b直流供电端21和变流器b交流输出端22，电流控制型变流器18的滤波阻抗网络包括电阻抗网络b3、电阻抗网络d26和电阻抗网络f57中的至少一种且至少包括电阻抗网络b3；其中：电阻抗网络b3包括电阻抗网络b交流输入端23和电阻抗网络b交流输出端24，可选的电阻抗网络d26包括电阻抗网络d直流输入端27和电阻抗网络d直流输出端28，可选的电阻抗网络f57包括电阻抗网络f交流输入端62和电阻抗网络f交流输出端63；其中，这里的“可选的”表示电流控制型变流器18的滤波阻抗网络可以不采用电阻抗网络d26和电阻抗网络f57实现其功能；电阻抗网络b3用于滤除变流器b交流输出端22的电流谐波，电阻抗网络b交流输入端23与变流器b交流输出端22相连，电阻抗网络b交流输出端24与电阻抗网络f交流输入端62相连或者直接与电流控制型变流器18的交流输出端相连；电阻抗网络d26用于抑制直流回路中的零序电流；变流器b直流供电端21可直接与第二直流供电端口25相连或者通过电阻抗网d与第二直流供电端口25相连；采用电阻抗网络d26时，电阻抗网络d直流输入端27与第二直流供电端口25相连，电阻抗网络d直流输出端28与变流器b直流供电端21相连；采用电阻抗网络f57时，电阻抗网络f57用于抑制交流回路中的零序电流，电阻抗网络f交流输入端62与电阻抗网络b交流输出端24相连，电阻抗网络f交流输出端63与电流控制型变流器18的交流输出端相连。
39.电压控制型变流器1采用电压型变流器控制器12，在一些具体的实施方式中，电压型变流器控制器12包括脉宽调制器a17、可选的开环电压控制器16、可选的闭环电压控制器15、可选的下垂控制器14、可选的二次控制器13，其中：这里的“可选的”表示电压型变流器控制器12中的这些控制器不一定都工作，可以通过选择让部分控制器工作，部分工作器不工作；二次控制器13用于根据电压型变流器交流输出端口的电压调整下垂控制中的幅值给定和频率给定，用于补偿下垂控制计算得到的电压参考值和标准微电网电压之间的差值，
二次控制器13的输入为上位机33的给定信号，输出为下垂控制器14的输入；下垂控制器14用于根据电压型变流器交流输出端口的功率计算得到底层控制器的电压参考值，下垂控制器14的输入为上位机33的给定信号和可选的二次控制器13的输出，下垂控制器14的输出为第一底层控制器的输入；第一底层控制器包括闭环电压控制器15和开环电压控制器16，用于控制电压控制型变流器交流输出端口的电压，同一时刻只有一个控制器工作，另一个关闭；第一底层控制器的输入为电压参考值，来自于可选的下垂控制器14或者上位机33的给定信号第一底层控制器的输出信号为脉宽调制器a17的调制信号；具体地，闭环电压控制器15的输入来自于下垂控制器14的输出或者上位机33的给定信号，闭环电压控制器15的输出为脉宽调制器a17的输入；开环电压控制器16的输入来自于下垂控制器14的输出或者上位机33的给定信号，开环电压控制器16的输出为脉宽调制器a17的输入；脉宽调制器a17，脉宽调制器a17的输入为闭环电压控制器15或者开环电压控制器16的输出，脉宽调制器a17的输出为电压控制型变流器1的开关信号。
40.电流控制型变流器18采用电流型变流器控制器29，在一些具体的实施方式中，电流型变流器控制器29包括脉宽调制器b32、可选的dq轴电流控制器30、可选的dq0轴电流控制器31、可选的主从控制器64，其中：可选的主从控制器64，用于根据电压控制型变流器1的输出电流(ig_v)、负载电流(iload)或者装置交流输出端口59的电流(iout)得到底层控制器的电流参考值，改变dq轴电流控制器30或者dq0轴电流控制器31的给定信号；主从控制器64的输入为电压控制型变流器1的输出电流(ig_v)、负载电流(iload)或者装置交流输出端口59的电流(iout)，主从控制器64的输出为第二底层控制器的输入；第二底层控制器，包括dq轴电流控制器30和dq0轴电流控制器31，用于控制电流控制型变流器交流输出端口的电流，同一时刻只有一个控制器工作，另一个关闭；第二底层控制器的输入为电流参考值，来自于可选的主从控制或者上位机33的给定信号，第二底层控制器的输出信号为脉宽调制器b32的调制信号；具体地，dq轴电流控制器30用于控制电流控制型变流器18的dq轴电流，输入来自于上位机33的给定信号或者主从控制的输出，输出为脉宽调制器b32的输入；dq0轴电流控制器31用于控制电流控制型变流器18的dq0轴电流，输入来自于上位机33的给定信号或者主从控制的输出，输出为脉宽调制器b32的输入；脉宽调制器b32，脉宽调制器b32的输入为dq轴电流控制器30的输出或者dq0轴电流控制器31的输出，脉宽调制器b32的输出为电流控制型变流器18的开关信号。
41.在一些具体的实施方式中，控制模式调整界面包括控制模式调整界面a和控制模式调整界面b；控制模式调整界面a用于电压型变流器控制器12中的二次控制、下垂控制、闭环电压控制、开环电压控制的使能，以及电压型变流器控制器12的开启和关机；控制模式调整界面b用于电流型变流器控制器29中的主从控制、dq轴电流控制、dq0轴电流控制器31的使能，以及电流控制型变流器18的开启和关机。
42.在一些具体的实施方式中，控制参数调整界面包括控制参数调整界面a和控制参数调整界面b；控制参数调整界面a用于输入电压型变流器控制器12中所有控制的相关参数，相关参数包括电压幅值给定、电压频率给定、功率给定、控制器系数等；控制参数调整界面b用于输入电流型变流器控制器29中所有控制的相关参数，相关参数包括电流给定、控制器系数等。如第一底层控制器的输入来自于可选的下垂控制器14或者控制参数调整界面a的给定信号，下垂控制器14的输入为控制参数调整界面a的输入或二次控制器13的输出，二
次控制器13的输入为控制参数调整界面a的输入。
43.控制模式调整界面a可以输入的参数包括电压型变流器控制器12的所有控制模式的使能信号，控制参数调整界面a可以输入的参数包括电压型变流器控制器12的所有控制参数，这些信号通过接口传输到电压型变流器控制器12，实现电压控制型变流器1的状态切换和控制参数调整。控制模式调整界面b可以输入的参数包括电流型变流器控制器29的所有控制模式的使能信号，控制参数调整界面b可以输入的参数包括电流型变流器控制器29的所有控制参数，这些信号通过接口传输到电流型变流器控制器29，实现电流控制型变流器18的状态切换和控制参数调整。
44.上位机33的接口将图形用户界面中的所有使能信号和参数信号分别发送到电压型变流器控制器12和电流型变流器控制器29，将采样信号传输到实验装置状态显示界面或者信号处理。在一些具体的实施方式中，装置状态显示界面用于直接显示采样得到的电压和电流以及经过信号处理之后的信号，其中，信号处理包括幅值计算、频率计算、坐标变换和功率计算中的任意一种或几种；通过上位机33的储存和显示，实现了不同时间坐标轴下，采样的交流输出端口电压、电流、频率、功率等信号在上位机33的显示；上位机33的采样信号处理用于对采样到的电压电流信号进行数学处理，从而得到电压电流幅值、电压频率、电压电流dq轴分量、有功功率、无功功率等信号，包括对所有采样电压的幅值计算、对所有采样电流的幅值计算、对所有采样电压的频率计算、对所有采样电压的坐标变换、对所有采样电流的坐标变换、对相关采样电压和采样电流的功率计算等；装置状态显示界面能够灵活切换显示的信号。
45.在一些具体的实施方式中，多台实验教学装置的直流侧通过直流继电器52和直流二极管51与直流电源相连，实现多台实验教学装置55的共同供电，多台实验教学装置55的交流侧通过交流断路器53相连，实现灵活的功能和系统扩展。交流断路器53用于控制各个实验教学装置55之间的装置交流输出端口59的连接状态，实现多个实验教学装置55协同工作或者单个实验教学装置55单独工作这两种工作状态的切换。直流继电器52用于控制实验教学装置55和直流源54的连接状态，确保不操作实验教学装置55时，实验教学装置55没有电压。二极管电路用于约束直流源54和实验教学装置55之间的电流流向，确保电流仅从直流源54流向实验教学装置55，保证了直流源54和实验教学装置55的安全性。
46.通过对实验教学装置的控制状态和控制参数的选择，以及电压型变流器控制器12和电流型变流器控制器29对不同控制系统和控制目标的实现，可以复现微电网的多种控制特征，包括：电压控制、电流控制、主从控制、下垂控制、二次控制等控制行为和电压电流特性。通过选择单台实验教学装置的控制器，实现多种控制器在实验教学装置上的复现；通过控制交流断路器53的开关，实现多台实验教学装置的连接，从而实现控制结构在更复杂电路中的复现。
47.以下对本发明实施例中的微电网实验教学装置进行更加详细的说明。
48.如图1-2所示，本发明实施例的微电网实验教学装置包括：上位机33、电压型变流器控制器12，电流型变流器控制器29，电压控制型变流器1，电流控制型变流器18，电阻抗网络c9，电阻抗网络d26，第一直流供电端口8，第二供电端口直流25，负载58，装置交流输出端口59；需要说明的是，图1中略去了辅助性的电路和软件模块，在本发明提供的实施例上进行常规性电路模块的增加，也属于本发明的实质内容。
49.电流控制型变流器18包括变流器b19和电阻抗网络b3。电流控制型变流器18可以采用但不限于如图4所示三相两电平结构在内的任意dc/ac拓扑结构，半导体器件可以选择但不限于si igbt等全控型或半控型功率器件。电阻抗网络b3是采用电阻r、电感l、电容c等无源器件中的一种或者多种所构成的电路结构，包括至少一组输入端和输出端，用于配合变流器b19，减少系统中交流测试端电流的高次谐波；无源电阻抗网络采用包括但不限于如图5所示的电路拓扑结构。
50.电压控制型变流器1包括变流器a2和电阻抗网络a20。电压控制型变流器1可以采用但不限于如图3三相两电平结构在内的任意dc/ac拓扑结构，半导体器件可以选择但不限于si igbt等全控型或半控型功率器件。电阻抗网络a20是采用电阻r、电感l、电容c等无源器件中的一种或者多种所构成的电路结构，包括至少一组输入端和输出端，用于配合变流器a2，塑造电阻网络输出端口电压，并减少系统中交流测试端电压的高次谐波；无源电阻抗网络采用包括但不限于如图6所示的电路拓扑结构。
51.电阻抗网络c9是采用电阻r、电感l等无源器件中的一种或者多种所构成的电路结构，包括至少一组直流输入端和直流输出端，用于抑制共模电流；无源电阻抗网络采用包括但不限于如图7所示的电路拓扑结构，即直流共模电感结构。电阻抗网络d26是采用电阻r、电感l等无源器件中的一种或者多种所构成的电路结构，包括至少一组直流输入端和直流输出端，用于抑制共模电流；无源电阻抗网络采用包括但不限于如图8所示的电路拓扑结构，即直流共模电感结构。
52.电阻抗网络e56是采用电阻r、电感l等无源器件中的一种或者多种所构成的电路结构，包括至少一组交流输入端和交流输出端，用于抑制共模电流；无源电阻抗网络采用包括但不限于如图14所示的电路拓扑结构。电阻抗网络f57是采用电阻r、电感l等无源器件中的一种或者多种所构成的电路结构，包括至少一组交流输入端和交流输出端，用于抑制共模电流；无源电阻抗网络采用包括但不限于如图15所示的电路拓扑结构。
53.第一直流供电端口8包含一个正极端口和一个负极端口，与变流器a2或电阻抗网络c9的正、负极相连。供电方式包括但不限于直流电压源、整流电路等供电方式。第二直流供电端口25包含一个正极端口和一个负极端口，与变流器b19或电阻抗网络d26的正、负极相连。供电方式包括但不限于直流电压源、整流电路等供电方式。第一直流供电端口8和第二直流供电端口25，可以连在同一个电源，或者不同电源。
54.负载58可以与电阻抗网络e56和电阻抗网络f57的交流输出端相连，也可以与电压控制型变流器1和电流控制型变流器18的交流输出端相连。
55.微电网实验教学装置的控制系统包括电压型变流器控制器12和电流型变流器控制器29。
56.电压型变流器控制器12主要包括二次控制器13、下垂控制器14、闭环电压控制器15、开环电压控制器16和脉宽调制器a17，其中：
57.第一步，如图9所示，利用二次控制器13计算得到下垂控制器14中的电压幅值补偿量和电压频率补偿量。首先利用幅值计算器34和频率计算器35得到电压幅值v
amp
和电压频率fg。将得到的电压幅值给定v
ampref
和电压幅值v
amp
输入到电压幅值控制器即幅值二次控制器36后，得到电压幅值补偿量δv。将得到的电压频率给定f
gref
和电压幅值fg输入到频率二次控制器37，得到电压频率补偿量δf。
58.第二步，如图10所示，利用下垂控制器14计算得到电压给定参考v和相位θ。首先利用有功功率计算38得到电阻抗网络a20交流输出端口的有功功率pg，然后计算得到相位θ，计算公式如下所示：
59.θ＝2π∫(f
0-k
p
(p
0-pg))dt
ꢀꢀ
(1)
60.首先利用无功功率计算39得到电阻抗网络a20交流输出端口的无功功率qg，然后计算得到相位θ，计算公式如下所示：
61.v＝v
0-kq(q
g-q0) δv
ꢀꢀ
(2)
62.第三步，通过上位机33的控制模式信号，选择闭环电压控制器15或者开环电压控制器16。闭环电压控制器15的输入来自上位机33或者下垂控制器14，控制结构如图11所示，采用典型的双闭环控制。
[0063]vg
和相位θ经park变换44分别得到电阻抗网络b交流输出端24的电压的d轴分量v
gvd
以及电阻抗网络b交流输出端24的电压的q轴分量v
gvq
；下垂控制的输出v和电阻抗网络b交流输出端24的电压的d轴分量v
gvd
做差，得到的差值为电压外环d轴控制器40的输入信号。电阻抗网络b交流输出端24的电流的q轴分量i
gvq
电乘以ωc后，和电阻抗网络b交流输出端24的电流的d轴分量i
gvd
相加，然后和电压外环d轴控制器40的输出相加后，得到电流内环d轴控制器42的给定信号i
cd,ref
。给定信号i
cd,ref
和电阻抗网络a20中电感电流的d轴分量i
cd
做差，得到电流内环d轴控制器42的输入信号。电阻抗网络a20中电感电流的q轴分量i
cq
电乘以ωl后，和电阻抗网络b交流输出端24的电压的d轴分量v
gvd
相加，然后和电流内环d轴控制器42的输出相加后，得到逆park变换45的d轴信号e
vd
。0和电阻抗网络b交流输出端24的电压的q轴分量v
gvq
做差，得到的差值为电压外环q轴控制器41的输入信号。电阻抗网络b交流输出端24的电流的d轴分量i
gvd
电乘以ωc后，和电阻抗网络b交流输出端24的电流的q轴分量i
gvq
相加，然后和电压外环q轴控制器41的输出相加后，得到电流内环q轴控制器43的给定信号i
cq,ref
。给定信号i
cq,ref
和电阻抗网络a20中电感电流的q轴分量i
cq
做差，得到电流内环q轴控制器43的输入信号。电阻抗网络a20中电感电流的d轴分量i
cd
电乘以ωl后，和电阻抗网络b交流输出端24的电压的q轴分量v
gvq
相加，然后和电流内环d轴控制器42的输出相加后，得到逆park变换45的q轴信号e
vq
。最后，逆park变换45将dq坐标系下的调制信号变为abc坐标系下的调制信号ev。
[0064]
第四步，通过脉宽调制器a17，将调制信号ev转换为变流器a2中开关器件的开关信号。
[0065]
电流控制型变流器18的控制系统主要包括主从控制器64、dq轴电流控制器30、dq0轴电流控制器31和脉宽调制器a17，其中：
[0066]
第一步，如图16所示，利用上位机33的给定控制信号i'
gref
，负载电流i
load
，交流输出端口56的电流i
out
，计算得到dq轴电流控制器30或dq0轴电流控制器31的给定信号。
[0067]
第二步，如图12或图13所示，利用上位机33给定的控制模式信号，使能dq轴电流控制器30或dq0轴电流控制器31。
[0068]
当采用图12所示控制器时，d轴给定i
gid,ref
和电阻抗网络b交流输出端24的电流的d轴分量i
gid
做差，得到的差值为第一电流环d轴控制器46的输入信号。电阻抗网络b交流输出端24的电流的q轴分量i
giq
电乘以ωl后，和电阻抗网络b交流输出端24的电压的d轴分量v
gid
相加，然后和第一电流环d轴控制器46的输出信号相加，得到dq到abc坐标变换65的d轴
信号e
id
。q轴给定i
giq,ref
和电阻抗网络b交流输出端24的电流的q轴分量i
giq
做差，得到的差值为第一电流环q轴控制器47的输入信号。电阻抗网络b交流输出端24的电流的d轴分量i
gid
电乘以ωl后，和电阻抗网络b交流输出端24的电压的q轴分量v
giq
相加，然后和第一电流环q轴控制器47的输出信号相加，得到dq到abc坐标变换65的q轴信号e
iq
。最后，dq到abc坐标变换65将dq坐标系下的调制信号变为abc坐标系下的调制信号ei。
[0069]
当采用图13所示控制器时，d轴给定i
gid,ref
和电阻抗网络b交流输出端24的电流的d轴分量i
gid
做差，得到的差值为第二电流环d轴控制器48的输入信号。电阻抗网络b交流输出端24的电流的q轴分量i
giq
电乘以ωl后，和电阻抗网络b交流输出端24的电压的d轴分量v
gid
相加，然后和第二电流环d轴控制器48的输出信号相加，得到dq0到abc坐标变换66的d轴信号e
id
。q轴给定i
giq,ref
和电阻抗网络b交流输出端24的电流的q轴分量i
giq
做差，得到的差值为第二电流环q轴控制器49的输入信号。电阻抗网络b交流输出端24的电流的d轴分量i
gid
电乘以ωl后，和电阻抗网络b交流输出端24的电压的q轴分量v
giq
相加，然后和第二电流环q轴控制器49的输出信号相加，得到dq0到abc坐标变换66的q轴信号e
iq
。0和交流输出端口6的电流的q0轴分量i
gi0
做差，得到的差值为电流环0轴控制器50的输入信号。电阻抗网络b交流输出端24的电压的0轴分量v
gi0
和电流环0轴控制器50的输出信号相加，得到dq0到abc坐标变换66的0轴信号e
i0
。最后，dq0到abc坐标变换66将dq0坐标系下的调制信号变为abc坐标系下的调制信号ei。
[0070]
第三步，通过脉宽调制器b32，将调制信号ei转换为变流器b19中开关器件的开关信号。
[0071]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。