三相并网变换器在弱电网条件下的频率耦合抑制方法技术

三相并网变换器在弱电网条件下的频率耦合抑制方法，涉及电力系统并网变换器稳定性分析领域。本发明专利技术是为了解决弱电网条件下，电网阻抗大小、锁相环和电压环带宽均会影响系统稳定性的问题。本发明专利技术所述的三相并网变换器在弱电网条件下的频率耦合抑制方法，考虑到在三相并网变换器中，由同步旋转坐标系下的控制器需要用到的坐标变换会引入频率耦合现象，因此，利用补偿的方法来解决在弱电网条件下，由于锁相环及电压环在d、q轴不对称引起的系统稳定性问题，降低了电网电压存在扰动时网侧电流的THD。

Frequency Coupling Suppression Method of Three-phase Grid-connected Converter under Weak Power Grid Conditions

The frequency coupling suppression method of three-phase grid-connected converter under weak grid conditions relates to the field of stability analysis of grid-connected converter in power system. The invention aims to solve the problem that the size of network impedance, the bandwidth of phase-locked loop and voltage loop will affect the stability of the system under the condition of weak power grid. The frequency coupling suppression method of the three-phase grid-connected converter in the weak grid condition is described. Considering that in the three-phase grid-connected converter, the frequency coupling phenomenon will be introduced by the coordinate transformation needed by the controller in the synchronous rotating coordinate system, the compensation method is used to solve the system caused by the asymmetry of the phase-locked loop and the voltage loop in the D and Q axes under the weak grid condition. The system stability problem reduces the THD of grid side current when the grid voltage is disturbed.

【技术实现步骤摘要】
三相并网变换器在弱电网条件下的频率耦合抑制方法
本专利技术属于电力系统并网变换器稳定性分析领域，尤其涉及弱点网条件下，频率耦合现象对稳定影响的分析。
技术介绍
随着电力电子装置在电力系统中大量应用，电子化趋势改变了传统电力系统的诸多特性，但是也不可避免地会出现新的稳定性问题。目前，对于电力系统稳定性的分析主要有两类方法：一是基于时域状态空间模型的分析方法，该方法能够通过特征值准确分析系统的谐振特性，但是该方法需要获取系统的详细信息，且对于包含多时间尺度控制的变换器系统建模困难；二是频域阻抗分析法，该方法通过频域传递函数，将变换器端口动态特性转换为阻抗形式，进而通过电路理论分析系统稳定性。现今，分析并网变换器稳定性问题最常见的方法是基于阻抗的稳定性分析方法，该方法最早由Middlebrook提出，目的是用于设计DC/DC变换器的滤波器参数。该方法的优点是只需要获取变换器或者电网的输出或输入阻抗，应用乃奎斯特稳定判据即可很方便的确定系统的小信号稳定性。在弱电网条件下，电网阻抗大小、锁相环和电压环带宽均会影响系统稳定性，且受这些因素共同影响的频率耦合现象也会对稳定性产生影响。而目前已有的针对这些因素的稳定性提高方法均未考虑这些因素引起的频率耦合现象对稳定性的影响。
技术实现思路
本专利技术是为了解决弱电网条件下，电网阻抗大小、锁相环和电压环带宽均会影响系统稳定性，并且这些因素共同影响的频率耦合现象也会对稳定性产生影响的问题，现提三相并网变换器在弱电网条件下的频率耦合抑制方法，通过抑制频率耦合现象，进而提高变换器在弱电网条件下的稳定性。三相并网变换器在弱电网条件下的频率耦合抑制方法，包括以下步骤：步骤一：分别对三相电压Ua、Ub、Uc和三相电流Ia、Ib、Ic依次进行Clark变换和Park变换，获得同步旋转坐标系下d、q轴电压分量Ud、Uq和d、q轴电流分量Id、Iq，步骤二：分别对Ud、Uq和Id、Iq进行高通滤波，分别提取Ud、Uq、Id和Iq的扰动分量，步骤三：根据三相并网变换器的主电路元件参数和电压环PI参数Gc_vdc获得系数k1，根据Ud、Uq、Id和Iq的扰动分量获得矢量将的实部与k1的乘积补偿到电流环的d轴给定信号中，将的虚部与k1的乘积补偿到电流环的q轴给定信号中，步骤四：根据锁相环参数获得系数k2，将Ud和Uq分别与并网点电流的稳定值I0相乘，再将Ud·I0和Uq·I0分别与k2相乘的乘积补偿到经过Park变换的并网点电流中，步骤五：将Ud和Uq分别与电网电压的稳定值E0相乘，再将Ud·E0和Uq·E0分别与k2相乘的乘积补偿到经过Park变换的电网电压中，完成频率耦合抑制。本专利技术所述的三相并网变换器在弱电网条件下的频率耦合抑制方法，考虑到在三相并网变换器中，由同步旋转坐标系下的控制器需要用到的坐标变换会引入频率耦合现象，因此，利用补偿的方法来解决在弱电网条件下，由于锁相环及电压环在d、q轴不对称引起的系统稳定性问题，降低了电网电压存在扰动时网侧电流的THD(totalharmonicdistortion，总谐波失真)。本专利技术完全在控制器内部实现，不必额外测量主电路的其他参数，不需要额外添加硬件，不会增加成本。附图说明图1为增加频率耦合抑制后，三相并网变换器控制器的结构示意图，图中udc表示电压环输出电压、Ed为电网电压的d轴分量、Eq电网电压的q轴分量、Acc表示电流调节器、PWM表示脉宽调制。具体实施方式具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的三相并网变换器在弱电网条件下的频率耦合抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：利用电压传感器对并网点三相电压Ua、Ub、Uc进行采样，利用电流传感器对并网点三相电流Ia、Ib、Ic进行采样。步骤二：分别对三相电压和三相电流依次进行Clark变换(将三相静止、互差120°的abc坐标系中的变量变化到两相静止、互差90°的αβ坐标系中)和Park变换(变换到同步旋转坐标系下)，获得同步旋转坐标系下的d、q轴电压分量Ud、Uq和d、q轴电流分量Id、Iq。步骤三：分别对Ud、Uq和Id、Iq进行高通滤波，消除各个参数的基波分量，进而分别提取Ud、Uq、Id和Iq的扰动分量。步骤四：根据三相并网变换器的主电路元件参数和电压环PI参数Gc_vdc获得系数k1，根据Ud、Uq、Id和Iq的扰动分量获得矢量将的实部与k1的乘积补偿到电流环的d轴给定信号中，获得补偿后电流环的d轴给定信号Idref1：将的虚部与k1的乘积补偿到电流环的q轴给定信号中，获得补偿后电流环的q轴给定信号Iqref1：上式中，Iqref为无解耦控制时的q轴电流参考值、为直流电压外环的传递函数、为复矢量形式的直流侧阻抗、Udc,0为复矢量形式的直流侧电压。步骤五：根据锁相环参数获得系数k2，将Ud和Uq分别与并网点电流的稳定值I0相乘，再将Ud·I0和Uq·I0分别与k2相乘的乘积补偿到经过Park变换的并网点电流中，补偿后的并网点电流(包括d轴电流和q轴电流)为：上式中，Idq为复矢量形式的同步旋转坐标系下的并网点电流、GPLL为锁相环传递函数、Udq为复矢量形式的同步旋转坐标系下的并网点电压。步骤六：将Ud和Uq分别与电网电压的稳定值E0相乘，再将Ud·E0和Uq·E0分别与k2相乘的乘积补偿到经过Park变换的电网电压中，补偿后的电网电压(包括d轴电流和q轴电流)为：上式中，Edq为复矢量形式的同步旋转坐标系下的电网电压、GPLL为锁相环传递函数、Udq为复矢量形式的同步旋转坐标系下的并网点电压。经过上述分别对电流环的d、q轴给定信号、并网点电流和电网电压分别进行补偿，即可完成实现对频率耦合现象的抑制，达到提高变换器在弱电网条件下的稳定性的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.三相并网变换器在弱电网条件下的频率耦合抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：分别对三相电压Ua、Ub、Uc和三相电流Ia、Ib、Ic依次进行Clark变换和Park变换，获得同步旋转坐标系下d、q轴电压分量Ud、Uq和d、q轴电流分量Id、Iq，步骤二：分别对Ud、Uq和Id、Iq进行高通滤波，分别提取Ud、Uq、Id和Iq的扰动分量，步骤三：根据三相并网变换器的主电路元件参数和电压环PI参数Gc_vdc获得系数k1，根据Ud、Uq、Id和Iq的扰动分量获得矢量

【技术特征摘要】
1.三相并网变换器在弱电网条件下的频率耦合抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：分别对三相电压Ua、Ub、Uc和三相电流Ia、Ib、Ic依次进行Clark变换和Park变换，获得同步旋转坐标系下d、q轴电压分量Ud、Uq和d、q轴电流分量Id、Iq，步骤二：分别对Ud、Uq和Id、Iq进行高通滤波，分别提取Ud、Uq、Id和Iq的扰动分量，步骤三：根据三相并网变换器的主电路元件参数和电压环PI参数Gc_vdc获得系数k1，根据Ud、Uq、Id和Iq的扰动分量获得矢量将的实部与k1的乘积补偿到电流环的d轴给定信号中，将的虚部与k1的乘积补偿到电流环的q轴给定信号中，步骤四：根据锁相环参数获得系数k2，将Ud和Uq分别与并网点电流的稳定值I0相乘，再将Ud·I0和Uq·I0分别与k2相乘的乘积补偿到经过Park变换的并网点电流中，步骤五：将Ud和Uq分别与电网电压的稳定值E0相乘，再将Ud·E0和Uq·E0分别与k2相乘的乘积补偿到经过Park变换的电网电压中，完成频率耦合抑制。2.根据权利要求1所述的三相并网变换器在弱电网条件下的频率耦合抑制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学广，张思缘，夏丹妮，陈文佳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23