[發明專利]一種基于控制模式切換的并網逆變器低電壓穿越控制方法

有效

• 申請號: 201710598329.6
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107221960B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 施凱;周廣磊;徐培鳳;孫宇新;劉奕辰
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于控制模式切換的并網逆變器低電壓穿越控制方法，電網正常運行時，并網逆變器采用VSG控制模式，在PR電流控制模式中獲取電網電壓dq軸正、負序分量及輸出三相調制波的相位角，并將相位角跟隨并網逆變器輸出電壓相位角；電網發生故障時，計算電流dq軸正、負序分量的給定，從而由反旋轉變換得到靜止坐標系下的電流給定值，再經PR電流控制器產生電壓信號，進而將并網逆變器由VSG控制模式快速切換至PR電流控制模式；待故障結束后，選擇合適時機將并網逆變器由PR電流控制模式切換回VSG控制模式。本發明能夠實現并網逆變器控制模式平滑切換，同時限制并網沖擊電流，并向電網提供無功功率，從而實現電網故障下虛擬同步發電機的低電壓穿越。

技術領域

本發明屬于并網逆變器控制技術領域，尤其涉及一種基于控制模式切換的并網逆變器低電壓穿越控制方法。

背景技術

當前對并網逆變器的研究大多在電網電壓正常的情況下，較少文章提到并網逆變器在電網故障下的運行情況，有文獻提出通過模式切換來實現并網逆變器的低電壓穿越，通過電流作為狀態跟隨器實現控制模式平滑切換，電網發生故障期間使用傳統的低電壓穿越實現電流的限流和無功功率的支撐，這個方法雖然能夠實現VSG的低電壓穿越，但是其方法復雜。也有加入了電流環，通過功角方面加強VSG慣性及低電壓穿越的能力，此方案分析較為全面，且通過仿真進行驗證故障期間電流的沖擊能夠限制住，但是該方法參數較多，工程上不易實現。通過虛擬電阻的技術和相量限流的技術，分別去對VSG的故障電流暫態及穩態進行了限制，能夠有效保障VSG發生對稱故障時機組的安全及可靠的運行，但是該種方法當前在不對稱故障下較難實現。

綜上所述，通過VSG技術控制的并網逆變器在電網發生故障時缺少限制電流及提供無功支持的能力，即由于VSG技術本身的控制特點引起了低電壓的穿越能力較低。因此，提出基于PR(比例諧振)電流控制器的算法模式，與虛擬同步發電機(VSG)的控制算法模式的平滑切換，從而實現電網故障下虛擬同步發電機的低電壓穿越。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供了一種基于控制模式切換的并網逆變器低電壓穿越控制方法，包括以下步驟：

一種基于控制模式切換的并網逆變器低電壓穿越控制方法，包括以下步驟：

S1：電網正常運行狀態下，采用VSG控制模式控制并網逆變器，同時在PR電流控制模式中一方面利用雙旋轉坐標系正負序解耦的鎖相環DDSRF-PLL實時采集電網電壓u_gabc并進行正、負序分量的分離、解耦，得到電網電壓dq軸正、負序分量；另一方面使用鎖相環獲得PR電流控制模式輸出三相調制波的相位角θ_i，并將θ_i作為負反饋使其跟隨并網逆變器輸出電壓的相位角θ_o；

S2：當電網發生故障時，根據電網電壓dq軸正、負序分量與并網逆變器輸出的有功功率、無功功率之間的關系分別計算出電流dq軸正、負序分量的給定；

S3：將獲得的電流dq軸分量的正、負序分量給定以及相位角θ_i進行反旋轉變換得到靜止坐標系下的電流給定值，同時引入并網逆變器實際輸出電流作為負反饋，再經過PR電流調節器產生電壓信號，并作用于空間矢量脈寬調制SVPWM，從而將并網逆變器的控制模式由VSG控制模式快速切換至PR電流控制模式；

S4：待電網故障結束后50-200ms內，選擇合適的時機將并網逆變器控制模式由PR電流控制模式切換回VSG控制模式。

進一步，所述S1中得到解耦后的電壓dq軸正、負序分量為

進一步，所述S2中得到的電流dq軸正、負序分量的給定為

進一步，所述S2中電流dq軸分量的正、負序分量的給定，根據控制目標不同，得到的電流給定也不同，常見控制目標有：①輸出的三相電流對稱，②輸出的無功功率恒定，③輸出的有功功率恒定。