[發(fā)明專利]一種并網(wǎng)換流器并聯(lián)虛擬電容的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810801844.4
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN110752762B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 朱曉榮;韓丹慧
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02J1/10;H02J1/00;H02J5/00;H02M7/48;H02J3/38
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1.一種并網(wǎng)換流器的并聯(lián)虛擬電容控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：建立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)：所述直流微電網(wǎng)系統(tǒng)由直流母線、風電機組、蓄電池、交流負載、AC-DC換流器、DC-DC換流器、并網(wǎng)換流器、交流電網(wǎng)、交流測量元件、直流測量元件、濾波器和控制系統(tǒng)組成；風電機組通過AC-DC換流器接到直流母線，蓄電池通過DC-DC換流器接到直流母線，交流負載通過AC-DC換流器接到直流母線，交流電網(wǎng)經(jīng)過濾波器后通過并網(wǎng)換流器接到直流母線，所述控制系統(tǒng)的輸入端分別接所述直流測量元件、交流測量元件的輸出端，其輸出端接并網(wǎng)逆變器的輸入端；

步驟2：信號測量與處理：通過電壓傳感器測量所述交流電網(wǎng)的三相電壓e_a、e_b、e_c和所述并網(wǎng)換流器并網(wǎng)點的三相電壓u_a、u_b、u_c和測量所述直流母線的直流電壓u_dc，通過和電流傳感器測量所述并網(wǎng)換流器交流側的三相電流i_a、i_b、i_c、并網(wǎng)換流器的直流側電流i_dc以及輸出電流i_o；所述交流測量元件測量的三相電網(wǎng)電e_a、e_b、e_c經(jīng)過鎖相環(huán)處理，計算出電網(wǎng)的電壓相角θ；所述交流測量元件測量的三相電壓e_a、e_b、e_c進過dq變換計算出其在dq旋轉坐標系中的d軸分量e_d和q軸分量e_q；將所述交流測量元件測量的換流器并網(wǎng)點的三相電壓u_a、u_b、u_c經(jīng)過dq變換計算出其在dq旋轉坐標系中的d軸分量u_d和q軸分量u_q；將所述交流測量元件測量的三相并網(wǎng)電流i_a、i_b、i_c經(jīng)過dq變換計算出其在dq旋轉坐標系中的d軸分量i_d和q軸分量i_q；

步驟3：確定并聯(lián)虛擬電容的補償函數(shù)：考慮直流母線電壓動態(tài)過程，直流電流i_dc、輸出電流i_o和直流電壓u_dc之間的關系為：

轉換成s域下的表達式為：

實際上，直流電壓為：

因此，令前饋補償量為：

令補償函數(shù)為f(s)：

其中：C_vir為虛擬電容值；C為并網(wǎng)換流器直流側電容；

步驟4：求外環(huán)參考電流i_dc^*：外環(huán)參考電流由下垂控制和并聯(lián)虛擬電容產(chǎn)生的前饋補償量確定：

其中：k為下垂系數(shù)；u_N為直流母線參考電壓；

步驟5：電流外環(huán)控制：采用定電壓控制，因此i_q^*＝0，外環(huán)控制由PI控制：

其中：k_p1、k_i1為電流外環(huán)PI控制器的比例積分參數(shù)；

步驟6：矢量控制：將參考值i_d^*和i_q^*與實際值進行對比，并對誤差進行PI控制，并通過電壓前饋補償和交叉耦合補償，輸出電壓控制信號u_d和u_q：

其中：L為濾波器寄生電阻；ω_e為同步旋轉角頻率；G_i(s)為電流內(nèi)環(huán)PI控制器，G_i(s)＝k_p+k_i/s，k_p、k_i為電流內(nèi)環(huán)PI控制器的比例積分參數(shù)；

由于電流內(nèi)環(huán)控制比外環(huán)調(diào)節(jié)速度快的多，因此在控制框圖中將內(nèi)環(huán)簡化為一階滯后環(huán)節(jié)：

求并網(wǎng)換流器直流側電流i_dc：根據(jù)功率平衡，并網(wǎng)換流器交流和直流兩側有功功率表達式為：

其中：P為并網(wǎng)換流器交流和直流側的有功功率；

步驟7：αβ變換：將在dq坐標系下的控制電壓u_d和u_q經(jīng)過αβ變換后得到在αβ坐標系下的控制電壓u_α和u_β，其中u_α為α軸分量，u_β為β軸分量；

步驟8：SVPWM調(diào)制：將控制電壓u_α和u_β經(jīng)過SVPWM調(diào)制后得到所述并網(wǎng)逆變器的三相調(diào)制信號s_a、s_b、s_c，并將其送入并網(wǎng)逆變器的開關管進行控制。