[發明專利]一種逆變器并網型分布式電源故障模型構建方法

有效

• 申請號: 201910353219.2
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110071528B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 施嘯寒;魏傳芝;張恒旭;周博曦;王曉磊;劉洋;趙雅文;肖天
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 鄭憲常

1.一種逆變器并網型分布式電源故障模型構建方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟一，根據故障穿越控制策略設置的單場景或多場景情形建立表征故障穿越策略的故障穿越控制模型：

其中，U_PCC為逆變器并網型分布式電源并網點相電壓，U_PCC0故障前電壓，K_q為無功支撐比例系數，P_ref為故障前有功功率指令，i_dref和i_qref別為逆變器無功電流和有功電流指令；

步驟二，根據運行工況差異，將逆變器模型分成各工況下的獨立模型階段，建立表征逆變器運行特性的逆變器特性模型；

建立同步旋轉坐標系下逆變器交流部分的數學模型為：

式中，v_d、v_q和e_d、e_q分別為逆變器逆變電壓和并網點電壓的d、q軸分量；i_d、i_q分別為逆變器輸出電流的d、q軸分量；ω為同步角速度；

根據逆變器控制結構，建立電流環前饋結構控制系統數學模型為：

式中，k_p和k_i分別為電流內環PI控制器的比例系數和積分系數，且其在d軸和q軸通常采用相同的控制參數；

建立當前情景下限流環節的數學模型，電流限幅環節為：

其中，I_max為逆變器電流極限值，形成以上層控制給出的電流指令為輸入，以實際電流指令為輸出的函數；

根據逆變器并網控制及主電路各部分運行特征的差異，將逆變器工況分成對應的多個情景，所述情景包括：調制波不限幅情景和調制波限幅情景；

(1)調制波不限幅情景下，逆變器特性模型的構建：

聯立VSC交流部分數學模型式(2)和控制系統數學模型式(3)，可得逆變器電流調整動態模型，將逆變器看做是單位增益的比例環節，即

i_k＝i′_kref,k＝d,q (5)

聯立電流限幅環節數學模型式(4)和式(5)，可得逆變器特性模型為：

(2)調制波限幅情景下，逆變器特性模型的構建：

若調制波限幅發揮作用，需要同時考慮逆變器電流調節過程和調制波限幅過程，進而推導出逆變器實際并網電流與電流指令的關系；

SVPWM調制時兩電平逆變器電壓矢量指令限幅過程如下，V_m1、V_m2和ΔV_m分別為相鄰時刻t₁、t₂(t₁t₂)對應的調制電壓指令矢量V_m及其變化量；Δv_md、Δv_mq分別為ΔV_m的d、q軸分量；V′_m和v′_md、v′_mq分別為限幅后的V_m及其d、q軸分量；顯然，當且僅當V_m隨時間推移僅增加幅值而角度不變時，V′_m的幅值和相角才能保持恒定，因此ΔV_m的角度與V′_m相同，即：

式中，θ為調制電壓指令矢量V_m的相角；

穩態時Δv_md、Δv_mq表達式為

Δv_mk＝k_i(i′_kref-i_k)(t₂-t₁),k＝d,q (8)

其中，i_d、i_q為逆變器輸出電流的d、q軸分量；

聯立式(7)和式(8)得：

穩態時逆變器逆變電壓及并網電流還滿足：

式中，為逆變器的逆變電壓；

聯立式(7)～(10)即可求解θ為：

代回式(10)得逆變器實際并網電流與電流指令的關系，即逆變器特性模型為：

i_k＝f(U_PCC,i′_kref),k＝d,q (12)

判斷是否完成所有工況情景下逆變 器特性模型的構建，若是，輸出逆變器特性模型；若否，則開始下一情景逆變 器特性模型的構建；

步驟三，將故障穿越控制模型和多階段逆變器特性模型組合得到多階段逆變器并網型分布式電源對稱故障模型。