[發明專利]弱電網下基于電壓擾動補償的并網變換器控制方法

有效

• 申請號: 201811435127.0
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109301874B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 張學廣;張飛宇;伏思達;付志超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 宋詩非

1.弱電網下基于電壓擾動補償的并網變換器控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立兩相同步旋轉坐標系下三相并網變換器的小信號模型，然后執行步驟二；

步驟二：在小信號模型中加入鎖相環的影響信號，使得電網電壓出現擾動，獲得兩相同步旋轉坐標系與控制系統坐標系之間的角度差Δθ，利用Δθ獲得兩相同步旋轉坐標系下擾動向量到控制系統坐標系下擾動向量的傳遞矩陣T_Δθ，利用T_Δθ分別獲得兩相同步旋轉坐標系下電壓向量到控制系統坐標系下電壓向量的小信號擾動矩陣兩相同步旋轉坐標系下電壓向量到控制系統坐標系下占空比向量的小信號擾動矩陣和兩相同步旋轉坐標系下電壓向量到控制系統坐標系下電流向量的小信號擾動矩陣然后執行步驟三；

步驟三：在小信號模型中加入直流電壓環的影響信號，使得直流電壓出現擾動，獲得兩相同步旋轉坐標系下電壓向量到直流電壓向量的小信號擾動矩陣H_ve、兩相同步旋轉坐標系下占空比向量到網側電流向量的小信號擾動矩陣H_id和兩相同步旋轉坐標系下占空比向量到直流電壓向量的小信號擾動矩陣H_vd，然后執行步驟四；

步驟四：根據鎖相環、電流環和直流電壓環之間的關系，利用H_ve、H_id和H_vd建立三相并網變換器的輸出阻抗模型，然后執行步驟五、步驟六或同時執行步驟五和六；

步驟五：向電流環控制器的輸出信號中加入補償矩陣H_{comp_PLL}，

抵消輸出阻抗模型中鎖相環擾動通路中的擾動信號，完成并網變換器的控制，

上式中，k₁為鎖相環補償系數、H_ci為電流環PI控制矩陣、H_filter為高通濾波器；

步驟六：向電流環控制器的輸出信號中加入補償矩陣H_{comp_Udc}，

H_{comp_Udc}＝k₂H_veH_vdcH_ciH_filter

抵消輸出阻抗模型中直流電壓環擾動通路中的擾動信號，完成并網變換器的控制，

上式中，k₂為電流環補償系數、H_vdc為直流電壓環的傳遞函數；

步驟三中，H_ve、H_id和H_vd的表達式分別為：

H_ve＝H_idcZ^-1_odc、

H_vd＝H_idcH_id+H_refdc，

上式中，

其中，R_dc和C_dc分別為三相并網變換器主電路的直流側負載電阻值和電容值、s為拉普拉斯算子、Z^-1_odc為考慮直流電壓環的變換器開環阻抗矩陣的逆矩陣、D_d和D_q分別為考慮直流電壓環后的變換器占空比的d軸和q軸分量、U_dc為直流電壓穩態值、和分別為變換器電流穩態值的d軸和q軸分量、I_d和I_q分別為考慮直流電壓環后的并網電流的d軸分量和q軸分量；

步驟二中，根據下式利用Δθ獲得T_Δθ：

步驟二中，和的表達式分別為：

其中，和分別為并網電壓穩態值的q軸和d軸分量、和分別為變換器占空比穩態值的q軸和d軸分量、H_PLL為鎖相環輸出角和q軸電壓之間的傳遞函數。

2.根據權利要求1所述的弱電網下基于電壓擾動補償的并網變換器控制方法，其特征在于，步驟五中鎖相環補償系數k₁取值范圍為0.14～1，步驟六中電流環補償系數k₂取值范圍為0.05～0.2。