[發明專利]一種電壓源型并網變換裝置電流直接幅頻控制方法及系統

有效

• 申請號: 201910500521.6
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN110350551B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 袁小明;李勝;黃睿
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02J3/50;H02J3/48
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開了一種電壓源型并網變換裝置電流直接幅頻控制方法及系統，包括：根據直流母線電壓指令值與直流母線電壓間的差值，獲取有功電流指令值；且根據無功功率幅值指令值與無功功率幅值間的差值，獲取無功電流指令值；將有功電流指令值與有功電流反饋值的差值通過d軸電流控制器和校正器獲取內電勢角頻率指令；且將無功電流指令值與無功電流反饋值間的差值通過q軸電流控制器和校正器獲取內電勢幅值指令；將內電勢幅值指令與內電勢角頻率指令通過PWM調制生成內電勢幅值與角頻率。本發明避免了在弱電網情況下并網變換裝置因鎖相環快速動作而引起振蕩的問題，同時本發明可在孤島條件下獨立運行。

技術領域

本發明屬于電氣工程控制領域，更具體地，涉及一種電壓源型并網變換裝置電流直接幅頻控制方法及系統。

背景技術

傳統電力系統基于集中式發電，發電機為水、蒸汽或燃氣輪機驅動的大型三相同步發電機，當電網發生擾動時同步發電機通過勵磁調節與轉子動態支撐發電機的輸出電壓與頻率，因此，電機的內電勢不會因為電網擾動而迅速變化，有利于維持電力系統的穩定。

當可再生能源發電裝置經并網變換裝置接入電力系統時，并網變換裝置通常采用快速鎖相環與電網電壓同步。鎖相環(phase-locked loop，PLL)是獲取相位信息的常用方法，其同步的精度受電網電壓的諧波、電壓暫降和驟升、三相不平衡等的影響。理想的PLL應當在電網電壓畸變或擾動(包括負序擾動)情況下能夠快速精確地獲得電網電壓正序分量的相位信息。然而實際情況下，鎖相環需要在動態特性與穩態精度之間進行平衡，例如電網電壓出現畸變時，適當降低PLL帶寬獲得較為精確的相位信息，但其動態響應速度會降低。

電力系統關注的主要目標是系統電壓幅值/頻率動態，其與整個系統的有功/無功功率平衡密切相關，而現有的基于鎖相環控制的裝置無法直接為系統電壓幅值/頻率提供支撐。此外，并網變換裝置采用鎖相環控制主要面臨兩方面問題：一方面，當可再生能源發電占比較大的時候，若并網變換裝置采用基于端電壓鎖相的控制方法，電網的擾動會經過鎖相環和電流環引起電網中眾多并網變換裝置響應，但是由于鎖相環快速動作，并網變換裝置在幾個毫秒的偏差內能夠跟蹤電網頻率，因此，并網變換裝置的響應并不能對電網的擾動起到抑制作用；另一方面，可再生能源大部分是基于分布式發電，分布式電源通常要求能夠在孤島模式下運行，鎖相環控制需要電網頻率或相位作為控制基準，因此，只使用鎖相環控制時并網變換裝置是無法正常工作的。

從可再生能源發展的形式來看，并網變換裝置需要在光伏風電高滲透率的情況下穩定運行，并且在電網電壓發生波動的情況下能夠幫助系統電壓恢復穩定，同時能滿足孤島運行的需求。在這種情況下并網變換裝置需良好的性能，一方面電力電子并網變換裝置的同步環節應具備快速的響應特性和較小的穩態誤差；另一方面并網變換裝置也需要對電網電壓的各種擾動有較強的抑制能力，并且在孤島條件下也能夠正常運行。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種電壓源型并網變換裝置電流直接幅頻控制方法及系統，旨在解決現有的并網變換裝置采用鎖相環與電網電壓同步，無法抑制電網擾動時產生的電力系統振蕩的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種電壓源型并網變換裝置電流直接幅頻控制方法，包括：

S1：檢測直流母線電壓和三相交流電壓，計算瞬時無功功率幅值；

S2：將直流母線電壓指令值與直流母線電壓間的差值通過直流電壓控制器獲取有功電流指令值；

且將無功功率幅值指令值與無功功率幅值間的差值通過無功功率控制器獲取無功電流指令值；

S3：將有功電流指令值與有功電流反饋值間的差值依次通過d軸電流控制器和校正器獲取內電勢角頻率指令；

且將無功電流指令值與無功電流反饋值間的差值依次通過q軸電流控制器和校正器獲取內電勢幅值指令；