[發(fā)明專利]弱電網(wǎng)下基于電壓擾動補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811435127.0
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109301874B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張學廣;張飛宇;伏思達;付志超
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)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(wù)所 23109
• 代理人: 宋詩非

弱電網(wǎng)下基于電壓擾動補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器控制方法，涉及電氣控制領(lǐng)域。本發(fā)明是為了提高并網(wǎng)變換器在弱電網(wǎng)下的穩(wěn)定性。本發(fā)明所述的弱電網(wǎng)下基于電壓擾動補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器控制方法，首先在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下，建立了包含電流環(huán)、鎖相環(huán)和直流電壓環(huán)等環(huán)節(jié)的三相并網(wǎng)變換器阻抗模型；結(jié)合阻抗模型中各變量的傳遞關(guān)系，分析并網(wǎng)點電壓對鎖相環(huán)和直流電壓環(huán)輸出的擾動通道，推導出擾動分量對控制器輸出影響的表達式。在此基礎(chǔ)上，將鎖相環(huán)和直流電壓環(huán)輸出擾動補償項添加到d軸和q軸電流環(huán)控制器，以實現(xiàn)并網(wǎng)電壓擾動補償。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣控制領(lǐng)域，尤其涉及弱電網(wǎng)下并網(wǎng)變換器的控制。

背景技術(shù)

并網(wǎng)變換器是新能源技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在弱電網(wǎng)條件下，并網(wǎng)變換器的控制系統(tǒng)與電網(wǎng)阻抗相互耦合，導致系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，產(chǎn)生振蕩甚至失穩(wěn)，進而對整個電力系統(tǒng)的運行造成很大威脅。三相并網(wǎng)變換器的控制系統(tǒng)主要由鎖相環(huán)、電壓環(huán)和電流環(huán)組成。系統(tǒng)呈弱電網(wǎng)特性時，并網(wǎng)點電壓擾動首先會影響鎖相環(huán)和電壓外環(huán)，進而影響電流內(nèi)環(huán)，從而對整個并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

對于鎖相環(huán)，在現(xiàn)有研究中大多采用改變鎖相環(huán)和控制系統(tǒng)參數(shù)的方法來提高并網(wǎng)變換器在弱電網(wǎng)下的穩(wěn)定性，但是這種方法都會在一定程度上影響鎖相環(huán)性能。對于電壓環(huán)，現(xiàn)有的改進控制方法中，并網(wǎng)變換器的控制系統(tǒng)與電網(wǎng)阻抗之間相互耦合，從而影響并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是，在實際操作中，往往對弱電網(wǎng)情況、電壓環(huán)與電網(wǎng)阻抗之間的耦合分析較少，而忽略了耦合的影響。

綜上所述，現(xiàn)在缺少一種完善的方法來提高并網(wǎng)變換器在弱電網(wǎng)下的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了提高并網(wǎng)變換器在弱電網(wǎng)下的穩(wěn)定性，提供弱電網(wǎng)下基于電壓擾動補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器控制方法。

弱電網(wǎng)下基于電壓擾動補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器控制方法，包括以下步驟：

步驟一：建立兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下三相并網(wǎng)變換器的小信號模型，然后執(zhí)行步驟二；

步驟二：在小信號模型中加入鎖相環(huán)的影響信號，使得電網(wǎng)電壓出現(xiàn)擾動，獲得兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系與控制系統(tǒng)坐標系之間的角度差Δθ，利用Δθ獲得兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下擾動向量到控制系統(tǒng)坐標下系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(zhuǎn)坐標系下電壓向量到控制系統(tǒng)坐標系下電壓向量的小信號擾動矩陣兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下電壓向量到控制系統(tǒng)坐標系下占空比向量的小信號擾動矩陣和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下電壓向量到控制系統(tǒng)坐標系下電流向量的小信號擾動矩陣然后執(zhí)行步驟三；

步驟三：在小信號模型中加入直流電壓環(huán)的影響信號，使得直流電壓出現(xiàn)擾動，獲得兩相同步旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)坐標系下占空比向量到網(wǎng)側(cè)電流向量的小信號擾動矩陣H_id和兩相同步旋轉(zhuǎn)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(zhí)行步驟四；

步驟四：根據(jù)鎖相環(huán)、電流環(huán)和直流電壓環(huán)之間的關(guān)系，利用H_ve、H_id和H_vd建立三相并網(wǎng)變換器的輸出阻抗模型，然后執(zhí)行步驟五、步驟六或同時執(zhí)行步驟五和六；

步驟五：向電流環(huán)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(huán)擾動通路中的擾動信號，完成并網(wǎng)變換器的控制，

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

步驟六：向電流環(huán)控制器的輸出信號中加入補償矩陣H_{comp_Udc}，