[發(fā)明專利]基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)雙模式組合控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010434737.X
• 申請(qǐng)日: 2020-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN111769591B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張興;李明;郭梓暄;王繼磊;潘海龍;王楊;高倩;李飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 合肥和瑞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)雙模式組合控制方法，其特征在于，本控制方法所涉及的基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)包括2個(gè)相同的并網(wǎng)逆變器，所述雙模式組合控制方法包括全電流源模式、混合模式和全電壓源模式；

本控制方法的步驟如下：

步驟1，從多逆變器系統(tǒng)中任意選擇1個(gè)并網(wǎng)逆變器，記為1#并網(wǎng)逆變器，另外1個(gè)并網(wǎng)逆變器記為2#并網(wǎng)逆變器，通過電網(wǎng)阻抗辨識(shí)算法獲得1#并網(wǎng)逆變器公共耦合點(diǎn)的基準(zhǔn)等效電網(wǎng)阻抗，并記為基準(zhǔn)等效電網(wǎng)阻抗Z_{g_est}；

步驟2，設(shè)置等效電網(wǎng)阻抗下邊界值λ₁和等效電網(wǎng)阻抗上邊界值λ₂，并根據(jù)步驟1得到的基準(zhǔn)等效電網(wǎng)阻抗Z_{g_est}進(jìn)行如下判斷及操作：

當(dāng)滿足Z_{g_est}≤λ₁時(shí)，判斷電網(wǎng)處于強(qiáng)電網(wǎng)狀態(tài)，設(shè)置多逆變器系統(tǒng)運(yùn)行在全電流源模式，并結(jié)束本控制流程；

當(dāng)滿足λ₁Z_{g_est}≤λ₂時(shí)，判斷電網(wǎng)處于弱電網(wǎng)狀態(tài)，設(shè)置多逆變器系統(tǒng)運(yùn)行在混合模式，并結(jié)束本控制流程；

當(dāng)滿足Z_{g_est}λ₂時(shí)，判斷電網(wǎng)處于極弱電網(wǎng)狀態(tài)，設(shè)置多逆變器系統(tǒng)運(yùn)行在全電壓源模式，并結(jié)束本控制流程；

所述全電流源模式指的是2個(gè)并網(wǎng)逆變器均運(yùn)行在電流源模式；所述混合模式指的是1個(gè)并網(wǎng)逆變器運(yùn)行在電流源模式、1個(gè)并網(wǎng)逆變器運(yùn)行在電壓源模式；所述全電壓源模式指的是2個(gè)并網(wǎng)逆變器均運(yùn)行在電壓源模式；所述的并網(wǎng)逆變器為三相全橋并網(wǎng)逆變器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)雙模式組合控制方法，其特征在于，所述電流源模式的控制步驟如下：

步驟2.1，采樣輸出并網(wǎng)電流i_ga、i_gb、i_gc，采樣公共耦合點(diǎn)電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc；

步驟2.2，根據(jù)步驟2.1采樣的公共耦合點(diǎn)電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc，經(jīng)三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換方程得到公共耦合點(diǎn)電壓dq軸分量u_pccd、u_pccq；將公共耦合點(diǎn)電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc經(jīng)過鎖相環(huán)PLL鎖相得到公共耦合點(diǎn)電壓相角θ；

公共耦合點(diǎn)電壓三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換方程為：

公共耦合點(diǎn)電壓相角θ的計(jì)算公式為：

其中，ω₀為公共耦合點(diǎn)電壓的額定角頻率，K_{p_PLL}為鎖相環(huán)PI調(diào)節(jié)器的比例調(diào)節(jié)系數(shù)，K_{i_PLL}為鎖相環(huán)PI調(diào)節(jié)器的積分調(diào)節(jié)系數(shù)，s為拉普拉斯算子；

步驟2.3，根據(jù)步驟2.2得到的公共耦合點(diǎn)電壓相角θ，經(jīng)過三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換，將步驟2.1采樣的輸出并網(wǎng)電流i_ga、i_gb、i_gc轉(zhuǎn)化為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸出并網(wǎng)電流dq分量i_gd和i_gq；

輸出并網(wǎng)電流由三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換方程為：

步驟2.4，設(shè)置輸出并網(wǎng)電流指令信號(hào)i_gdref、i_gqref，并根據(jù)步驟2.3得到的輸出并網(wǎng)電流dq分量i_gd和i_gq，通過電網(wǎng)電流閉環(huán)控制方程得到控制信號(hào)u_d和u_q；

電網(wǎng)電流閉環(huán)控制方程為：

其中，K_p為電網(wǎng)電流閉環(huán)控制方程中PI調(diào)節(jié)器的比例控制系數(shù)，K_i為電網(wǎng)電流閉環(huán)控制方程中PI調(diào)節(jié)器的積分控制系數(shù)；

步驟2.5，根據(jù)步驟2.2得到的公共耦合點(diǎn)電壓相角θ，將步驟2.4得到的控制信號(hào)u_d和u_q經(jīng)過兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系的變換方程，轉(zhuǎn)化為三相靜止坐標(biāo)系下的控制信號(hào)分量u_a、u_b、u_c；

控制信號(hào)由兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系的變換方程為：

u_a＝u_dcosθ-u_qsinθ

步驟2.6，根據(jù)步驟2.5得到的三相靜止坐標(biāo)系下的分量u_a、u_b、u_c，分別與步驟2.1得到的公共耦合點(diǎn)電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc相加，得到三相全橋并網(wǎng)逆變器橋臂電壓控制信號(hào)分別為：u_a+u_pcca、u_b+u_pccb、u_c+u_pccc，再經(jīng)過SVPWM調(diào)制生成并網(wǎng)逆變器功率器件的開關(guān)信號(hào)，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路控制三相全橋并網(wǎng)逆變器功率器件的開通和關(guān)斷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)雙模式組合控制方法，其特征在于，所述電壓源模式的控制步驟如下：

步驟3.1，采樣輸出并網(wǎng)電流i_ga、i_gb、i_gc，采樣公共耦合點(diǎn)電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc；

步驟3.2，根據(jù)步驟3.1采樣的輸出并網(wǎng)電流i_ga、i_gb、i_gc，經(jīng)三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的變換方程得到輸出并網(wǎng)電流αβ軸分量i_gα、i_gβ；根據(jù)步驟3.1采樣的公共耦合點(diǎn)電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc，經(jīng)三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的變換方程得到公共耦合點(diǎn)電壓αβ軸分量u_pccα、u_pccβ；

輸出并網(wǎng)電流由三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的變換方程為：

公共耦合點(diǎn)電壓由三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的變換方程為：

步驟3.3，根據(jù)步驟3.2得到的輸出并網(wǎng)電流αβ軸分量i_gα、i_gβ，以及公共耦合點(diǎn)電壓αβ軸分量u_pccα、u_pccβ，先經(jīng)過平均有功功率計(jì)算方程得到平均有功功率再經(jīng)過平均無功功率計(jì)算方程得到平均無功功率

平均有功功率計(jì)算方程為：

平均無功功率計(jì)算方程為：

其中，τ為一階低通濾波器時(shí)間常數(shù)，s為拉普拉斯算子；

步驟3.4，根據(jù)步驟3.3得到的平均有功功率經(jīng)有功功率-頻率下垂控制方程得到并網(wǎng)逆變器的輸出角頻率ω；其中有功功率-頻率下垂控制方程為：

其中，P_n為并網(wǎng)逆變器給定有功功率指令，ω_n為并網(wǎng)逆變器在給定有功功率指令P_n時(shí)所對(duì)應(yīng)的額定角頻率，D_p為有功下垂系數(shù)；

對(duì)并網(wǎng)逆變器的輸出角頻率ω積分得到并網(wǎng)逆變器輸出相角θ₀，即：

步驟3.5，根據(jù)步驟3.1采樣的公共耦合點(diǎn)電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc，以及根據(jù)步驟3.4得到的并網(wǎng)逆變器輸出相角θ₀，經(jīng)三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換方程得到公共耦合點(diǎn)電壓dq軸分量u_pccd、u_pccq；

公共耦合點(diǎn)電壓由三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換方程為：

步驟3.6，根據(jù)步驟3.1采樣的輸出并網(wǎng)電流i_ga、i_gb、i_gc，以及根據(jù)步驟3.4得到的并網(wǎng)逆變器輸出相角θ₀，經(jīng)三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換方程得到輸出并網(wǎng)電流dq分量i_gd和i_gq；

輸出并網(wǎng)電流由三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換方程為：

步驟3.7，根據(jù)步驟3.3得到的并網(wǎng)逆變器輸出平均無功功率經(jīng)無功功率-幅值下垂控制方程得到并網(wǎng)逆變器的公共耦合點(diǎn)電壓dq分量基準(zhǔn)值u_pccdref、u_pccqref，無功功率-幅值下垂控制方程為：

u_pccqref＝0

其中，U_n為并網(wǎng)逆變器在給無功功率指令Q_n時(shí)所對(duì)應(yīng)的額定輸出電壓，D_q為無功下垂系數(shù)；

步驟3.8，根據(jù)步驟3.5得到的公共耦合點(diǎn)電壓dq軸分量u_pccd、u_pccq，以及步驟3.7得到的公共耦合點(diǎn)電壓dq分量基準(zhǔn)值u_pccdref、u_pccqref，通過電壓環(huán)控制方程得到輸出并網(wǎng)電流指令信號(hào)i_gdref、i_gqref；

電壓環(huán)控制方程為：

其中，K_p1為電壓環(huán)控制方程中PI調(diào)節(jié)器的比例控制系數(shù)，K_i1為電壓環(huán)控制方程中PI調(diào)節(jié)器的積分控制系數(shù)；

步驟3.9，先根據(jù)步驟3.8得到的輸出并網(wǎng)電流指令信號(hào)i_gdref、i_gqref，并根據(jù)步驟3.6得到的輸出并網(wǎng)電流dq分量i_gd和i_gq，通過電流環(huán)控制方程得到控制信號(hào)u_d和u_q；

電流環(huán)控制方程為：

其中，K_p2為電流環(huán)控制方程中PI調(diào)節(jié)器的比例控制系數(shù)，K_i2為電流環(huán)控制方程中PI調(diào)節(jié)器的積分控制系數(shù)；

步驟3.10，根據(jù)步驟3.4得到的并網(wǎng)逆變器輸出相角θ₀，將步驟3.9得到的控制信號(hào)u_d和u_q經(jīng)過兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系的變換方程，轉(zhuǎn)化為三相靜止坐標(biāo)系下的控制信號(hào)分量u_a、u_b、u_c；

控制信號(hào)由兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系的變換方程為：

u_a＝u_dcosθ₀-u_qsinθ₀

步驟3.11，根據(jù)步驟3.10得到的三相靜止坐標(biāo)系下的分量u_a、u_b、u_c，分別與步驟3.1得到的公共耦合點(diǎn)電壓u_pcca、u_pccb、u_pccc相加，得到三相全橋并網(wǎng)逆變器橋臂電壓控制信號(hào)分別為：u_a+u_pcca、u_b+u_pccb、u_c+u_pccc，再經(jīng)過SVPWM調(diào)制生成并網(wǎng)逆變器功率器件的開關(guān)信號(hào)，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路控制三相全橋并網(wǎng)逆變器功率器件的開通和關(guān)斷。