[發明專利]一種不平衡電網下并網逆變器的柔性功率控制方法

有效

• 申請號: 201811213423.6
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109274284B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 康龍云;程建材;胡畢華;羅璇;張健彬;王旭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02J3/38
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李斌<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種不平衡電網下并網逆變器的柔性功率控制方法，通過柔性功率控制方法來調節不平衡電網下并網逆變器的有功和無功功率波動；不平衡電網下并網逆變器的柔性功率控制方法包括對不平衡電網下有功功率和無功功率二倍頻分量的分析，計算出合理的有功功率和無功功率參考值調節功率波動，然后通過模型預測功率控制選擇三個矢量，并調節其占空比來對三電平逆變器的各個開關器件進行控制。本發明方法可以實現柔性功率控制，減少不平衡電網下的有功和無功功率波動，而且本發明方法控制的逆變器穩態性能表現良好，能夠有效減少輸出電流諧波含量。

技術領域

本發明涉及并網逆變器控制技術領域，具體涉及一種不平衡電網下并網逆變器的柔性功率控制方法。

背景技術

隨環境問題和能源危機的日益嚴重，利用太陽能、風能等可再生能源的分布式發電技術受到越來越廣泛的關注。而逆變器是分布式發電系統與電網的接口，它的控制性能的優劣會決定供電質量。實際電網由于一系列不確定因素會導致電網不平衡，不考慮電網不平衡的傳統控制策略會降低并網逆變器輸出電流質量，帶來功率震蕩等負面影響。

現有的用于不平衡電網的控制策略，有采用兩組PI控制器獨立對正序和負序電流進行調節，實現消除有功功率或無功功率二倍頻波動，或者消除負序電流，但是控制策略中正序和負序分量的提取以及PARK變換等極大地增加了控制策略的復雜性；除此之外，還有基于擴展瞬時功率理論的不平衡電網下逆變器的控制策略，盡管這種控制策略結構較為簡單，能夠消除功率波動以及獲得正弦電網電流，但是這種控制策略無法實現消除負序電流的功能。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中不平衡電網下并網逆變器控制策略結構復雜、計算量較大的缺點，提供一種不平衡電網下并網逆變器的柔性功率控制方法，用結構更為簡單的策略實現柔性功率控制，即能夠在實現調節有功和無功的功率波動、消除負序電網電流三者當中進行切換，并能根據控制目標優化，結合三者的優點進行功率控制，還能有效減少輸出電流諧波含量。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種不平衡電網下并網逆變器的柔性功率控制方法，所述柔性功率控制方法包括下列步驟：

針對三電平三相并網逆變器，在不平衡電網下，計算合理的有功功率和無功功率參考值來調節功率波動；

利用模型預測功率控制的目標函數從備選的矢量組合中選擇合適的三個矢量，并計算對應的占空比對逆變器的功率開關器件進行控制，其中，所有備選的矢量組合由三電平逆變器空間電壓矢量圖中每個小三角形的頂點對應的矢量構成，當小三角形包含零矢量時，選擇共模電壓最小的OOO矢量，每個小三角形都包含兩個小矢量，兩個小矢量對中點電壓影響不一樣，于是空間電壓矢量圖中24個小三角形包含48個矢量組合。

進一步地，所述的在不平衡電網下，計算合理的有功功率和無功功率參考值來調節功率波動的具體步驟如下：

在不平衡電網下，αβ坐標系下電網電壓正序和負序分量(e⁺_α，e⁺_β)和(e^-α，e^-_β)的計算公式為：

其中，e⁺_αβ＝e⁺_α+j e⁺_β，e^-αβ＝e^-_α+j e^-β，e_αβ＝e_α+j e_β，T是電網基頻周期，而αβ坐標系下電網電流正序和負序分量只需將式(I)中電壓分量變為電流分量即可通過相同的方法獲得。

在不平衡電網下，求出在靜止兩相坐標系αβ下，三電平逆變器輸出有功功率和無功功率表達式：