[發明專利]一種并網變換器的反推直接功率控制方法

有效

• 申請號: 201410724400.7
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN104617593A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 孫丹;王霄鶴;方揚;鄧倫杰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于電力設備控制技術領域，具體涉及一種并網變換器的反推直接功率控制方法。

背景技術

隨著能源危機的日益加劇和人們環保意識的增強，風力發電、光伏發電等可再生能源開發利用及分布式發電技術以及高壓直流輸電技術(HVDC)得到了空前的發展。電壓型并網變換器因其具有較好的輸入輸出特性、有功功率和無功功率獨立調節等優勢，被廣泛地應用在可再生能源分布式發電和高壓直流輸電等領域，其在智能電網技術中也有著十分重要的作用和地位。

矢量控制(VC)和直接功率控制(DPC)一直是并網變換器主流的控制策略。矢量控制可實現有功功率和無功功率的獨立調節，獲得良好的穩態性能，但需要較為復雜的同步速旋轉坐標變換和電網電壓的相位信息，PI調節器的參數整定復雜，動態性能稍差。傳統基于開關表的直接功率控制(LUT-DPC)無需同步速旋轉坐標變換，控制結構簡單、動態響應快，但需進行滯環比較和磁鏈扇區判斷，系統功率波動較大，該方法的穩態性能有待改進。基于PI控制器和空間矢量調制(SVM)的DPC，可獲得較小的功率波動和恒定開關頻率，但PI控制器的引入使其存在與VC相同的問題，另外，這種方法對數學模型中的參數依賴度較高，因而魯棒性不強。在一個采樣時間內選擇三個矢量的預測直接功率控制(P-DPC)也可以獲得較好的穩態與動態性能，且開關頻率恒定，但需要實時計算三個矢量的作用時間，運算量較大，矢量選擇較復雜。針對以上問題，為進一步提高系統控制性能，對并網變換器的反推直接功率控制方法進行的深入研究具有重要的現實意義。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術問題，本發明提供了一種并網變換器的反推直接功率控制方法，無需增加額外硬件，且控制結構十分簡單，能夠達到較好的動態性能和穩態精度。

一種并網變換器的反推直接功率控制方法，包括如下步驟：

(1)采集三相電網電壓U_gabc、三相電網電流I_gabc、并網變換器的直流母線電壓V_dc和直流側負載電流I_load；

(2)利用鎖相環檢測三相電網電壓U_gabc的角頻率ω_g；

(3)分別對三相電網電壓U_gabc和三相電網電流I_gabc進行Clark變換，得到靜止α-β坐標系下的電網電壓矢量U_gαβ和電網電流矢量I_gαβ；

(4)根據所述的電網電壓矢量U_gαβ和電網電流矢量I_gαβ，計算出并網變換器輸出的有功功率P_g和無功功率Q_g；

(5)根據所述的直流母線電壓V_dc、給定的直流母線電壓參考值V_dc^ref、直流側負載電流I_load和有功功率P_g，通過電壓外環反推控制算法計算得到有功功率參考值P_g^ref和有功功率參考值變化率dP_g^ref/dt；

(6)根據所述的有功功率參考值P_g^ref、給定的無功功率參考值Q_g^ref、有功功率參考值變化率dP_g^ref/dt、電網電壓矢量U_gαβ和角頻率ω_g，對所述的有功功率P_g和無功功率Q_g進行內環反推直接功率控制，得到調制電壓矢量V_αβ；進而根據所述的調制電壓矢量V_αβ通過SVPWM(空間矢量脈寬調制)技術構造得到一組PWM信號對并網變換器進行控制。

所述的步驟(3)中，根據以下算式對三相電網電壓U_gabc進行Clark變換：