[發(fā)明專利]一種并網(wǎng)逆變器控制方法及其應用

有效

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• 申請日: 2023-06-01
• 公開（公告）號: CN116345942B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 羅伊逍;楊凱;鄭逸飛;徐智杰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02J3/44
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 方可

本發(fā)明公開了一種并網(wǎng)逆變器控制方法，包括：構建三相并網(wǎng)逆變器的α軸、β軸電流狀態(tài)方程及電流狀態(tài)觀測器計算電流觀測誤差；以電流觀測誤差為狀態(tài)變量構建超螺旋滑模觀測器輸出α軸、β軸電網(wǎng)電壓觀測值，并經(jīng)正交鎖相環(huán)得到電網(wǎng)電壓角頻率觀測值和相位觀測值；建立同步速旋轉坐標系下的γ軸、δ軸電流狀態(tài)方程，并以此建立集總擾動的擴張滑模干擾觀測器；根據(jù)擴張滑模干擾觀測器輸出的γ軸、δ軸電網(wǎng)電壓觀測值計算相位補償值，實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的矢量控制。其可以解決傳統(tǒng)并網(wǎng)逆變器控制的滑模觀測器采用低通濾波器存在相位延遲、逆變器非線性因素造成相位誤差以及使用鎖相環(huán)提取相位與頻率信息時產生穩(wěn)態(tài)相位誤差的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)系統(tǒng)控制技術領域，更具體地，涉及一種并網(wǎng)逆變器控制方法、一種并網(wǎng)逆變器控制裝置和一種并網(wǎng)逆變器控制設備以及一種計算機可讀存儲介質。

背景技術

并網(wǎng)逆變器作為分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的最后一級電力變換設備，對并網(wǎng)電能的控制起著關鍵作用。目前，常用的并網(wǎng)逆變器控制主要有矢量控制和直接功率控制等，需要設置交流電壓傳感器、交流電流傳感器和直流電壓傳感器以采集電壓、電流等反饋信號，而傳感器發(fā)生故障會使得整個系統(tǒng)失去穩(wěn)定，從而大幅度降低并網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。相比于省去直流電壓傳感器或交流電流傳感器的方案，無交流電壓傳感器技術得到了最為廣泛的研究。

實現(xiàn)無交流電壓傳感器的并網(wǎng)逆變器控制方法一般分為虛擬磁鏈觀測法與電網(wǎng)電壓觀測法兩類，其中基于滑模觀測器的電網(wǎng)電壓觀測法由于魯棒性較好，不易受干擾得到了廣泛應用。而傳統(tǒng)滑模觀測器會引入三方面的相位誤差，分別為：傳統(tǒng)低通濾波器造成的相位延遲；逆變器非線性等因素造成的相位誤差以及提取相位與頻率信息時使用鎖相環(huán)產生的穩(wěn)態(tài)相位誤差，從而影響無交流電壓傳感器算法性能。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的至少一個缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種并網(wǎng)逆變器控制方法及其應用，旨在解決傳統(tǒng)并網(wǎng)逆變器控制的滑模觀測器采用低通濾波器存在相位延遲、逆變器非線性因素造成相位誤差以及使用鎖相環(huán)提取相位與頻率信息時產生穩(wěn)態(tài)相位誤差的問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一個方面，提供了一種并網(wǎng)逆變器控制方法，包括：構建三相并網(wǎng)逆變器在兩相靜止坐標系下的α軸、β軸電流狀態(tài)方程及電流狀態(tài)觀測器，以計算得到電流觀測誤差；以所述電流觀測誤差為狀態(tài)變量構建超螺旋滑模觀測器，獲取所述超螺旋滑模觀測器輸出的α軸、β軸電網(wǎng)電壓觀測值并輸入正交鎖相環(huán)，得到電網(wǎng)電壓角頻率觀測值和相位觀測值；根據(jù)所述相位觀測值和所述角頻率觀測值建立三相并網(wǎng)逆變器在同步速旋轉坐標系下的γ軸、δ軸電流狀態(tài)方程，根據(jù)所述γ軸、δ軸電流狀態(tài)方程建立集總擾動的擴張滑模干擾觀測器；根據(jù)所述擴張滑模干擾觀測器輸出的γ軸、δ軸電網(wǎng)電壓觀測值計算得到相位補償值，并根據(jù)所述相位補償值和所述角頻率觀測值實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的矢量控制。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述獲取所述超螺旋滑模觀測器輸出的α軸、β軸電網(wǎng)電壓觀測值，包括：通過復系數(shù)濾波器：對所述超螺旋滑模觀測器的觀測值進行濾波，獲取基于所述復系數(shù)濾波器的所述超螺旋滑模觀測器輸出的所述α軸、β軸電網(wǎng)電壓觀測值；其中，、為α軸、β軸電網(wǎng)電壓觀測值；、為電流狀態(tài)觀測器的輸入；為復系數(shù)濾波器的傳函；為拉普拉斯算子，為復數(shù)單位；為復系數(shù)濾波器的中心頻率，為復系數(shù)濾波器的截止頻率。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述α軸、β軸電網(wǎng)電壓觀測值輸入正交鎖相環(huán)，得到電網(wǎng)電壓相位觀測值和角頻率觀測值，包括：計算相位誤差；對所述相位誤差標幺化：；建立開環(huán)傳遞函數(shù)、并控制所述相位誤差收斂至零，得到所述相位觀測值和所述角頻率觀測值；其中，、為α軸、β軸電網(wǎng)電壓觀測值，為相位觀測值，為角頻率觀測值，為拉普拉斯算子，、分別為鎖相環(huán)的比例參數(shù)和積分參數(shù)。