[發(fā)明專利]αβ坐標系下面向不平衡電網的逆變器多目標優(yōu)化的控制方法

有效

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• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN112886643B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 李嵐;趙楠;楊旭;侯傳羽;楊琦
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/26;G06F30/27;G06F113/04;G06F111/06
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發(fā)明涉及新能源發(fā)電控制技術領域，具體為αβ坐標系下面向不平衡電網的逆變器多目標優(yōu)化的控制方法，解決了背景技術中的問題，其通過將檢測到的三相不平衡電網電壓、并網電流以及電容電流進行Clark變換，得到αβ坐標系下的電網電壓、并網電流以及電容電流，將得到的電網電壓通過降階廣義積分器得到正負序電壓；再通過粒子群優(yōu)化算法得到最優(yōu)控制參數，然后計算出參考電流；最后經過PR控制器、電容電流負反饋以及SVPWM模塊生成脈沖信號控制逆變器的輸出。本發(fā)明能夠通過粒子群優(yōu)化算法對參考電流控制參數進行優(yōu)化，使其能根據需要同時控制并網逆變器三相電流平衡、輸出有功功率恒定及無功功率恒定，避免出現極端情況，提高輸出電能質量。

技術領域

本發(fā)明涉及新能源發(fā)電控制技術領域，具體為一種αβ坐標系下面向不平衡電網的逆變器多目標優(yōu)化的控制方法。

背景技術

近年新能源發(fā)電行業(yè)快速發(fā)展，并網逆變器作為銜接新能源發(fā)電裝置與電網的重要能量轉換單元，應用愈加廣泛。然而實際中，由于大功率單相負載、三相負載不平衡、不對稱故障和線路非全相運行等原因，電網電壓會出現不平衡。三相電壓不平衡是電網中最普遍的一種故障現象。電網電壓不平衡時，傳統的雙閉環(huán)控制策略難以實現對逆變器并網電流和功率的有效控制，將產生不可控的三相并網電流不平衡及有功、無功功率的二倍頻波動，上述性能指標惡化將會威脅到電網的穩(wěn)定可靠運行，因此需要對不平衡電網條件下逆變器中存在的問題進行深入研究。

現今對并網逆變器控制的研究中，通常將被控量轉換到dq坐標系中采用PI控制器進行控制，由于被控量中包含強耦合項，不能對各變量進行獨立控制，需要復雜的解耦運算，并且在電網電壓不平衡時，對負序電壓作用產生的交流量將失去控制。然而在αβ坐標系中，采用比例諧振控制器跟蹤交流量即避免了解耦運算，簡化控制結構；又適用于電壓不平衡的情況。電網電壓不平衡時，現有研究都是以分別實現并網逆變器三相電流平衡、輸出有功功率恒定及無功功率恒定為目標。然而，這些控制目標之間是相互沖突的，無法同時滿足三個控制目標，在達成某一控制目標時，其余目標性能大為惡化，不利于電網穩(wěn)定運行。因此，有必要設計一種能夠根據實際情況需要兼顧多個控制目標的控制方法，從而提高并網逆變器的輸出電能質量。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在解決并網逆變器在電網電壓不平衡時導致運行狀況惡化且單目標控制極端，無法兼顧多個控制目標的問題，提供了一種應用于電網不平衡情況下并網逆變器的多目標優(yōu)化控制方法。此外，本發(fā)明基于αβ坐標系，解決了傳統dq坐標系中逆變器控制復雜的解耦問題，確保了控制系統結構簡單可靠。

本發(fā)明解決其技術問題采用的技術手段是：一種αβ坐標系下面向不平衡電網的逆變器多目標優(yōu)化的控制方法，包括以下步驟：

Ⅰ、檢測三相不平衡電網電壓u_gabc、并網電流i_abc以及電容電流i_cabc并進行Clark變換，得到αβ坐標系下的電網電壓u_gα和u_gβ、并網電流i_α和i_β以及電容電流i_cα和i_cβ，將坐標變換后的電網電壓u_gα和u_gβ通過降階廣義積分器ROGI，得到正負序電壓分量和

Ⅱ、根據正負序電壓分量和給定功率P^*、Q^*，結合粒子群優(yōu)化算法計算得到最優(yōu)控制系數k，然后根據最優(yōu)控制系數k計算得到并網參考電流i_αref和i_βref；

Ⅲ、將參考電流i_αref、i_βref分別和并網電流i_α、i_β對應作差得到誤差信號，誤差信號首先經過PR控制器，然后再將PR控制器的輸出信號與電容電流i_cα、i_cβ分別作差后經過SVPWM模塊生成脈沖信號對逆變器進行控制。