[發明專利]弱電網下基于阻抗自適應的電壓前饋滯后補償控制方法

有效

• 申請號: 201711084691.8
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107895966B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 張興;李明;楊瑩;管瑋琦;張行;張海崢;李飛
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種弱電網下基于阻抗自適應的電壓前饋滯后補償控制方法，其特征在于，本控制方法的步驟如下：

步驟1，采集輸出并網電流i_ga、i_gb、i_gc，以及公共耦合點電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc；

步驟2，根據步驟1采集的公共耦合點電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc，經三相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的變換方程得到公共耦合點電壓dq軸分量u_pccd、u_pccq；將公共耦合點電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc經過鎖相環PLL鎖相得到公共耦合點電壓相角θ；

所述公共耦合點電壓由三相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的變換方程為：

所述公共耦合點電壓相角θ的計算公式為：

其中ω₀為公共耦合點電壓的額定角頻率，K_{p_PLL}為鎖相環PI調節器的比例調節系數，K_{i_PLL}為鎖相環PI調節器的積分調節系數，s為拉普拉斯算子；

步驟3，根據步驟2得到的公共耦合點電壓相角θ，經過三相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的變換，將步驟1采集的輸出并網電流i_ga、i_gb、i_gc轉化為兩相旋轉坐標系下的輸出并網電流dq分量i_gd和i_gq；

所述輸出并網電流由三相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的變換方程為：

步驟4，設置輸出并網電流指令信號i_gdref，i_gqref；根據步驟3得到的輸出并網電流dq分量i_gd和i_gq，通過電網電流閉環控制方程得到控制信號u_d和u_q；

所述電網電流閉環控制方程為：

u_d＝(k_p+k_i/s)·(i_gdref-i_gd)

u_q＝(k_p+k_i/s)·(i_gqref-i_gq)

式中的k_p為電流環PI調節器比例控制系數，k_i為電流環PI調節器積分控制系數；

步驟5，根據步驟2得到的公共耦合點電壓相角θ，將步驟4得到的控制信號u_d和u_q經過兩相旋轉坐標系到三相靜止坐標系的變換方程，轉化為三相靜止坐標系下的控制信號分量u_a、u_b、u_c；

所述控制信號由兩相旋轉坐標系到三相靜止坐標系的變換方程為：

u_a＝u_dcosθ-u_qsinθ

步驟6，根據步驟1得到的公共耦合點電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc，通過電網電壓前饋滯后補償方程，得到電網電壓前饋信號u_{pcca_f}、u_{pccb_f}、u_{pccc_f}；

所述電網電壓前饋滯后補償方程為：

式中的K_PWM為三相全橋逆變器的PWM逆變環節增益，ω_c為低通濾波器截止頻率；

步驟7，根據步驟5得到的三相靜止坐標系下的控制信號分量u_a、u_b、u_c，分別與步驟6得到的電網電壓前饋信號u_{pcca_f}、u_{pccb_f}、u_{pccc_f}相加，得到三相全橋逆變器橋臂電壓控制信號(u_a+u_{pcca_f})、(u_b+u_{pccb_f})、(u_c+u_{pccc_f})，再經過SVPWM調制生成逆變器功率器件的開關信號，經過驅動保護電路控制三相全橋逆變器功率器件的開通和關斷；

步驟6所述的低通濾波器截止頻率ω_c的設置步驟如下：

(1)設置電網阻抗邊界值L_gb；

(2)啟動電網阻抗辨識算法，得到電網阻抗辨識值L_{g_est}；

(3)判斷是否滿足L_{g_est}L_gb；若滿足，則設置電網電壓前饋通道的低通濾波器截止頻率ω_c等于最小設定截止頻率ω_min；若不滿足，則設置電網電壓前饋通道的低通濾波器截止頻率ω_c等于最大設定截止頻率ω_max。

2.根據權利要求1所述的弱電網下基于電網阻抗自適應的電網電壓前饋滯后補償控制方法，其特征在于，所述電網阻抗辨識算法步驟如下：

步驟1，在公共耦合點PCC處注入頻率75Hz的非特征次諧波電流；

步驟2，采樣公共耦合點PCC處的諧波響應電壓u_pcch和諧波響應電流i_gh；

步驟3，通過快速傅里葉算法FFT分別對諧波響應電壓u_pcch和諧波響應電流i_gh進行頻譜分析，分別獲得在75Hz頻率處諧波響應電壓分量的幅值|U_{pcch_75Hz}|、75Hz頻率處諧波響應電壓分量的相位∠U_{pcch_75Hz}、75Hz頻率處的諧波響應電流分量的幅值|I_{pcch_75Hz}|、75Hz頻率處的諧波響應電流分量的相位∠I_{pcch_75Hz}；根據下式得到在75Hz頻率處電網阻抗的幅值|Z_g|和75Hz頻率處電網阻抗的相位∠Z_g：

∠Z_g＝∠U_{pcch_75Hz}-∠I_{pcch_75Hz}；

步驟4，根據步驟3得到的在75Hz頻率處電網阻抗的幅值|Z_g|和75Hz頻率處電網阻抗的相位∠Z_g，按照下式計算得到電網阻抗辨識值L_{g_est}：