[發(fā)明專利]一種提升電壓控制型變流器帶載能力的控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210173154.5
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114552590A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王凱;原熙博;王暉;張永磊;伍小杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/01;H02J3/32;H02J3/24
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 曹婷

本發(fā)明公開了一種提升電壓控制型變流器帶載能力的控制方法，涉及電壓控制型變流器控制策略領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有電壓控制型變流器控制方法帶載能力較差的技術(shù)問題，其技術(shù)方案要點是通過電壓控制外環(huán)、限幅器和電流控制內(nèi)環(huán)在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下實現(xiàn)，電流反饋經(jīng)過系數(shù)k和電壓外環(huán)輸出指令疊加，經(jīng)過限幅器后，作為電流內(nèi)環(huán)指令，與電流反饋作差后，經(jīng)過電流內(nèi)環(huán)控制器，作為PWM調(diào)制指令，控制電力電子變流器運(yùn)行；電流反饋可以是變流器測電流，也可以是輸出電流。在保證電壓控制變流器穩(wěn)定性的前提下，電壓控制型變流器的帶負(fù)載能力能得到顯著提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及電壓控制型變流器控制策略領(lǐng)域，尤其涉及一種提升電壓控制型變流器帶載能力的控制方法。

背景技術(shù)

儲能系統(tǒng)或者柔性直流輸電系統(tǒng)等可通過電壓控制型變換器提供穩(wěn)定的交流母線，而風(fēng)能和光伏發(fā)電等可再生能源可通過電流控制型電壓源逆變器接入交流母線，以調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率。電力系統(tǒng)中亦存在著電壓控制型變流器控制母線電壓穩(wěn)定，亦存在電流控制型電壓源整流器為接口的負(fù)載。然而，電壓控制型變流器與電流控制型變流器級聯(lián)運(yùn)行時，系統(tǒng)隨著傳輸有功電流增加將面臨嚴(yán)重的諧波振蕩問題。若無法抑制該諧波振蕩，級聯(lián)系統(tǒng)將會失穩(wěn)，嚴(yán)重限制了電壓控制型變流器的帶載能力。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中典型的電壓控制型變流器控制方法的結(jié)構(gòu)示意圖，在接入逆變器或者整流器負(fù)載時，電壓控制型變流器的穩(wěn)定性極弱，系統(tǒng)傳輸較小電流時，系統(tǒng)即會出現(xiàn)振蕩。圖3為采用現(xiàn)有控制方法時電壓控制器帶整流器負(fù)載的實驗波形；圖4為采用現(xiàn)有控制方法時電壓控制器帶逆變器負(fù)載的實驗波形。當(dāng)負(fù)載功率較大時，系統(tǒng)即失穩(wěn)。

優(yōu)化電壓控制型變流器的控制方法可有效提升級聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性，提升其帶載能力。同時考慮到高頻穩(wěn)定性、過載限流和級聯(lián)穩(wěn)定性，對電壓控制型變流器的控制方法是一個較大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N提升電壓控制型變流器帶載能力的控制方法，其技術(shù)目的是解決現(xiàn)有電壓控制型變流器控制方法帶載能力較差的問題，使級聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性和可傳輸電流得到有效提升，從而使電壓控制型變流器的帶載能力得到有效提升。

本申請的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

一種提升電壓控制型變流器帶載能力的控制方法，該控制方法通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)，所述控制系統(tǒng)包括輸出電壓變換單元、輸出電流變換單元、變流器側(cè)電流變換單元、PWM單元以及互為對稱的d軸控制模塊和q軸控制模塊，d軸控制模塊和q軸控制模塊都包括電壓控制器、限幅器和電流控制器；所述輸出電壓變換單元將變流器輸出電壓v_abc變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流分量v_vd、v_vq；所述輸出電流變換單元將變流器輸出電流i_o,abc變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流分量i_vd、i_vq；所述變流器測電流變換單元將變流器側(cè)電流i_v,abc變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流分量i_od、i_oq。

各個變換單元(abc/dq單元)的計算公式如下：

上式中，θ_v為dq坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度，其公式為：其中，s表示微分算子，ω表示電壓控制型變流器輸出交流電壓角頻率，θ_v表示初始相位。

該控制方法包括d軸控制和q軸控制，所述d軸控制包括：