[發(fā)明專利]一種改進(jìn)的單周控制器、電能質(zhì)量控制器和微網(wǎng)電能質(zhì)量控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710117238.6
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN107069727B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴駿;鄭建勇;曾繁鵬;閔衛(wèi)東;葉曙光;顧雷鳴;繆惠宇;楊赟;朱睿
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇林洋能源股份有限公司;東南大學(xué)
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于改進(jìn)的單周控制器的微網(wǎng)電能質(zhì)量主動(dòng)控制方法，其特征在于，改進(jìn)的單周控制器包括：產(chǎn)生時(shí)鐘信號的時(shí)鐘，在時(shí)鐘周期內(nèi)對受控變量進(jìn)行積分的積分器，將積分器輸出值與參考值進(jìn)行比較輸出的比較器，以及將比較器輸出值取反的非門；所述比較器的輸出值與所述非門的輸出值形成PWM控制信號；

基于所述改進(jìn)的單周控制器的微網(wǎng)電能質(zhì)量主動(dòng)控制方法：

用d_xp表示三相橋式電壓源逆變器中某橋臂的占空比，x＝a,b,c，其中，a,b,c分別表示三相橋式電壓源逆變器的三相橋臂；根據(jù)伏秒平衡，三相橋式電壓源逆變器三相中電感直流端A、B、C三點(diǎn)相對于電壓源逆變器直流測節(jié)點(diǎn)N點(diǎn)的電壓u_XN表示為：

u_XN＝d_xp·V_dc其中，X＝A,B,C (1)

相對于電網(wǎng)中心點(diǎn)，電壓源逆變器輸出的電壓與電網(wǎng)公共連接點(diǎn)電壓滿足公式：

其中，ω₀為工頻50Hz下的角頻率，L為電壓源逆變器輸出濾波電感，為電壓源逆變器輸出電流大小；電壓關(guān)系用電壓幅值近似表示：

u_XO≈u_xO＝e_x (3)

其中，e_x表示電網(wǎng)側(cè)電壓值；

考慮到電網(wǎng)中心點(diǎn)O與直流側(cè)節(jié)點(diǎn)N，電壓源逆變器側(cè)電壓滿足：

u_XO＝u_XN+u_NO (4)

上式中，u_NO為電網(wǎng)中心點(diǎn)與直流側(cè)節(jié)點(diǎn)N之間的電壓，當(dāng)系統(tǒng)中不含有零序分量時(shí)，滿足：

u_AO+u_BO+u_CO＝0 (5)

因此，式(4)進(jìn)一步推導(dǎo)為：

u_NO＝-(u_AN+u_BN+u_CN)/3 (6)

將式(1)、(3)、(6)代入到式(4)中，得到電壓源逆變器直流側(cè)電壓、占空比與電網(wǎng)電壓之間的關(guān)系如下：

由于上式中系數(shù)矩陣的秩為2，無法求出其解，假設(shè)為

d_xp＝k₁+e_x/V_dc (8)

其中，k₁為任意常數(shù)，由于占空比的定義，0<d_xp<1,推導(dǎo)得到：

-e_x/V_dc<k₁<1-e_x/V_dc(9)

從公共連接點(diǎn)側(cè)觀察，三相平衡且表現(xiàn)為純阻性，因此，電壓源逆變器電能質(zhì)量主動(dòng)治理的控制目標(biāo)為：

e_x＝R_e·i_x(x＝a、b、c) (10)

其中，R_e為功率等效電阻，i_x為相電流；引入?yún)?shù)k₂與k₃，將上式進(jìn)一步變化為：

上式中，k₃決定電壓源逆變器輸出電流的最大值，k₂控制電壓源逆變器輸出功率的實(shí)際值；引入電流采樣電阻R_s，上式推導(dǎo)為：

將式(8)代入至式(12)中，得到：

其中，k＝k₃R_s，占空比的定義為d_xp＝t_x/T_s，其中，T_s為開關(guān)管的開關(guān)周期，t_x為該開關(guān)管的一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間；將其代入上式得到：

上式中，

其中，v_m是單周控制器中用以控制電壓源逆變器直流側(cè)電壓誤差參數(shù)，控制電壓源逆變器的實(shí)際并網(wǎng)電流，τ為單周控制器中積分器的時(shí)間常數(shù)；

當(dāng)分布式電壓源逆變器直流側(cè)電源為光伏時(shí)，采用PI控制器實(shí)現(xiàn)對電壓源逆變器直流側(cè)電壓進(jìn)行控制，表示為：

上式中，K_P和K_I分別為PI控制器中的比例與積分參數(shù)，為電壓源逆變器直流電壓的參考值；

電壓源逆變器并聯(lián)運(yùn)行電網(wǎng)，針對每一個(gè)電壓源逆變器其額定功率不同，根據(jù)每一個(gè)電壓源逆變器其額定電壓分擔(dān)電能質(zhì)量問題；在一個(gè)三相平衡系統(tǒng)中，根據(jù)式(14)，電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的電流表示為：

上式中，k為與電壓源逆變器有關(guān)的常數(shù)，v_m是直流側(cè)參考電壓信號；在功率允許的范圍內(nèi)，兩個(gè)或者多個(gè)電壓源逆變器共享直流側(cè)參考電壓信號v_m。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，對于每一個(gè)獨(dú)立的電壓源逆變器，公式(17)中，當(dāng)k與v_m保持不變時(shí)，i_x僅與R_s相關(guān)，根據(jù)它們額定值分擔(dān)微網(wǎng)的功率需求與諧波補(bǔ)償需求。