[發明專利]兼具快速動態響應的海島NPC型電源高精度控制方法

有效

• 申請號: 201710430013.6
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107204630B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 陳燕東;謝志為;周樂明;周小平;伍文華;楊苓;何志興;徐千鳴;羅安
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02M7/487;H02M7/5387;H02M1/12
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 馬強,王娟

技術領域

本發明涉及海島特種負荷供電領域，特別是關于一種兼具快速動態響應的海島NPC型電源高精度控制方法。

背景技術

隨著社會經濟的發展，人類對電力的需求日益增大，電力應用的區域范圍越來越擴大，隨著供電用電環境和所帶負荷均越來越復雜，對電能質量的挑戰越來越大。其中，海島自然環境特別惡劣，使得電源系統難以長時間高可靠運行，在70度以上的高溫中更是故障頻發，同時金屬設施在“天然腐蝕箱”環境中受腐蝕嚴重。同時，海島電源常工作于弱電網或獨立供電模式下，極易影響電源的魯棒性能與抗擾性能，并造成電源供電不可靠。另一方面，海島沖擊性負荷不僅會影響到電網環境的安全穩定，也會對相關電力設備產生影響。對于沖擊性無功負荷引起的系統電壓波動，一般采用在各車間設置靜止型動態無功補償裝置(SVC裝置)，但這種方法經濟適用性不高并且不適用于環境多變的海島；發生大擾動情況將會加重沖擊性負荷對暫態穩定性的影響。在研究實例中，當該地區電網發生諸如機組跳機、線路斷路等大擾動的情況下，可以通過迅速切除部分大容量沖擊負荷的措施來維持系統的穩定，但對于用戶來說，這種方法帶來了極大的不便。如何增強系統的抗擾性、提升系統的動態響應性能以及提高系統的輸出精度，成為近年來的研究熱點。

發明內容

本發明旨在提供一種兼具快速動態響應的海島NPC型電源高精度控制方法，提高系統的動態響應速度，并降低沖擊性負荷下電源輸出電壓的劇烈擾動，增強海島NPC型電源的抗擾性能；提高海島NPC型電源輸出電壓的控制精度。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種兼具快速動態響應的海島NPC型電源高精度控制方法，包括以下步驟：

1)在每個采樣周期的起始點，對海島NPC型電源逆變器交流側的濾波電容電壓u_{o_abc}、輸出電流i_{o_abc}以及負載電流i_{Load_abc}分別進行采樣，將經過AD轉換器轉換后的數據送給DSP控制器；

2)將采樣得到的負載電流i_{Load_abc}的中高頻分量前饋，得到前饋量Δu_{_abc}；

3)將電壓指令信號u_{ref_abc}與前饋量Δu_{_abc}作差，得到實際電壓參考值

4)將實際電壓參考值與濾波電容電壓u_{o_abc}作差，得到電壓誤差量Δu_{1_abc}；

5)將電壓誤差量Δu_{1_abc}經重復控制得到電流量i_{1_abc}；電壓誤差量Δu_{1_abc}通過QPR控制后得到QPR控制電流參考值i_{ref2_abc}；

6)將步驟5)中的電流量i_{1_abc}經補償器G_s(s)補償后得到重復控制電流參考值i_{ref1_abc}；

7)將重復控制電流參考值i_{ref1_abc}加上QPR控制電流參考值i_{ref2_abc}得到電流內環參考指令i_{ref_abc}，并與逆變器輸出電流i_{L_abc}相減得到電流誤差量Δi_{L_abc}；

8)將電流誤差量Δi_{L_abc}經PI調節后，得到PWM調制波信號u_{r_abc}；

9)對u_{r_abc}和三角載波進行載波層疊PWM調制，得到逆變開關管的占空比信號，經LCL型三相并網逆變器的驅動保護電路，控制逆變電路開關管的開通與關斷。

所述電壓指令信號u_{ref_abc}與電流內環參考指令i_{ref_abc}存在以下關系：

其中，ω_c為諧振帶寬；J為重復控制的內模系數；ω₀為電網角頻率；K_p為QPR控制的比例系數，K_i為QPR控制的積分系數，ω₀為電網角頻率。

步驟2)中，前饋的傳遞函數H₁(s)為：其中，K_Load為負載電流前饋系數，s為拉普拉斯變換因子，ω_d為截止頻率。