[發明專利]不對稱負載下儲能功率變換器輸出電壓不平衡抑制方法

有效

• 申請號: 202110341130.1
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN112952867B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 張純江;聶文卿;何浩;慶宏陽;董杰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

1.不對稱負載下儲能功率變換器輸出電壓不平衡抑制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1，檢測三相四線NPC拓撲中的U_ca、U_cb、U_cc，可獲得對應的儲能功率變換器輸出電壓矢量V_DG，同時檢測PCC點處的電壓V_PCC，均進行正負序分離后分別得到負序分量矢量電壓

步驟2，對上述步驟1提取到的負序分量矢量電壓進行控制，得到加入不平衡控制時的系統電路，儲能功率變換器的輸出電壓帶有負序分量，考慮負序分量時等效為阻抗和電壓源類比于可等效為諧波電流源的非線性負載，將不對稱負載等效為負序電流源經過控制后，將儲能功率變換器和線路阻抗等效為阻抗進而實現降低PCC點的負序電壓分量；

所述步驟2中，提取到的儲能功率變換器輸出負序電壓進行加權控制得到負序參考電壓令其與PCC點負序電壓成比例關系，控制公式如下：

由儲能功率變換器側電壓、電流，可以將儲能功率變換器側整體等效為阻抗公式如下：

通過上述公式(4)、(5)、(6)、(7)中利用參數K進行加權控制，實現對儲能功率變換器輸出電壓負序分量的控制，將儲能功率變換器和線路阻抗等效為了小于線路阻抗Z_s的阻抗

只考慮負序分量時，未加入本不平衡控制策略情況下儲能功率變換器由于給定對稱參考電壓，僅等效為阻抗由基爾霍夫電壓定律可以求出加入本不平衡控制之前PCC點的負序電壓公式如下：

由加入本不平衡控制策略情況下的系統等效電路，求出加入本不平衡控制之后PCC點的負序電壓公式如下：

而線路阻抗都是遠小于逆變器等效阻抗的，故由公式(8)、(9)可知因此，提出的電壓型不平衡控制后PCC點的負序電壓降低；

步驟3，在加入控制策略后，I_f為電感電流，通過上述步驟2中的控制，得到負序參考電壓與下垂控制得到的正序參考電壓疊加后得到新的參考電壓；

步驟4，驗證上述步驟1、2、3中分析方法的正確性，對電路進行matlab/simulink仿真。

2.根據權利要求1所述不對稱負載下儲能功率變換器輸出電壓不平衡抑制方法，其特征在于：所述步驟1中，三相四線NPC拓撲，U_ca、U_cb、U_cc為三相電容電壓，L、C分別為LC濾波器的電感和電容，I_fa、I_fb、I_fc為三相的電感電流，L_n為中線電感，r為電感的內阻，U_dc為直流側電壓，U_dc1、U_dc2分別為直流側分裂電容電壓，i_a、i_b、i_c為三相輸出電流，Z_s為線路阻抗；檢測三相電容的電壓值U_ca、U_cb、U_cc，獲得對應的儲能功率變換器輸出電壓V_DG，同時檢測PCC點處電壓V_PCC，對兩組三相分量分別進行正負序分離，采用正負序分離方法得到由對稱分量法可得如下計算公式：

其中，為三相坐標系下的電壓正負序分量，為α、β坐標系下的電壓正負序分量，T⁺、T⁺分別為提取正、負序分量的矩陣，C₃₂為Clark矩陣，可知正序分量分離需要進行90°的相位延遲，故采用二階廣義積分法SOGI實現；

同理可以求出輸出電流i_a、i_b、i_c正負序分量，通過正負序電壓和電流得到正序功率P⁺和負序功率P^-的公式如下：

將上述式(3)中求出的正序功率作為下垂控制模塊的輸入，經過下垂控制公式得到正序參考電壓，P_ref、Q_ref為給定的有功和無功參考值，ω_ref、U_ref為給定的電壓頻率和幅值參考值，k₁、k₂為有功和無功下垂參數，ω、U為輸出參考電壓的頻率和幅值；下垂控制公式如下：