抑制微网中电流谐波与三相不平衡的电流型逆变控制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种抑制微网中电流谐波与三相不平衡的电流型逆变控制策略，基于传统瞬时功率理论，令d轴与负荷正序电压重合进行派克变换，可测定负荷的谐波电流；由于负荷并联在微源侧，负荷基波电压与微源逆变器输出端口的基波电压相同；由此，在谐波检测控制的基础上，加入微源功率控制环节，使得检测得到的电流信号包含控制微源输出的功率电流信号；通过电流滞环控制使得逆变器输出电流跟踪该电流信号，从而达到微源输出的要求，并治理微网中的电能质量问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种抑制微网中电流谐波与三相不平衡的电流型逆变控制策略，基于传统瞬时功率理论，令d轴与负荷正序电压重合进行派克变换，可测定负荷的谐波电流；由于负荷并联在微源侧，负荷基波电压与微源逆变器输出端口的基波电压相同；由此，在谐波检测控制的基础上，加入微源功率控制环节，使得检测得到的电流信号包含控制微源输出的功率电流信号；通过电流滞环控制使得逆变器输出电流跟踪该电流信号，从而达到微源输出的要求，并治理微网中的电能质量问题。【专利说明】抑制微网中电流谐波与三相不平衡的电流型逆变控制策略
本专利技术涉及微电网并网时，微网电能质量的治理
，尤其涉及一种抑制微网中电流谐波与三相不平衡的电流型逆变控制策略。
技术介绍
微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，它作为完整的电力系统，依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点，受到社会的广大关注。 微网电能控制主要通过控制微网中逆变器的开断，来达到控制微源输出功率的目的。针对微网中的微源，分为两种类型:可调度式与不可调度式；常采用两种控制策略:下垂(Droop)控制策略和定直流电压控制策略。针对可调度式微源，下垂(Droop)控制使得微源在并网条件下，按照预先设定参考值，发出有功、无功功率；孤立电网条件下，自动分担微网有功、无功功率的不平衡，并提供频率支撑；针对不可调度式微源，由于其发出功率的不可预测性，定直流电压控制能够保证微源逆变器直流侧电压恒定，跟随微源的最大功率输出。 传统逆变式微源采用电压型逆变控制策略:通过固定频率的调制波与逆变器出口电压相比较，得到IGBT触发信号。其控制目的在于合理开断逆变器，使得微源的输出满足微网的运行特性。但是，逆变器自身的开断会向微网注入高次谐波，影响电能质量。因此，电压型逆变控制恶化了微网的电能质量。随着微网中逆变式微源接入数量的增多，以及负荷的多样化，三相不平衡、谐波等电能质量问题日益严重。对于该类电能质量问题的治理，常规手段包括:负荷侧并联APF、加装UPQC、逆变器加装中性线等。但由于微网微源结构的特殊性，加装新的装置可能造成各个装置之间控制策略协同的复杂化，同时会增加额外费用，使得经济性下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抑制微网中电流谐波与三相不平衡的电流型逆变控制策略，基于电流滞环控制策略使得逆变器输出电流直接跟踪微源的基波功率电流与检测获得的谐波，能够有效治理微网中的电流谐波，并能够降低微网运行成本，提高微网电能供电质量。 本专利技术采用的技术方案为: 一种抑制微网中电流谐波与三相不平衡的电流型逆变控制策略，包括以下步骤: A:基于传统瞬时功率理论，获取微网中负荷谐波电流；获取微网中负荷谐波电流的具体步骤为: Al:测量微网中实际负荷三相电路中的三相电流瞬时值和三相电压瞬时值，设三相电流瞬时值为ia、ib、i。，三相电压瞬时值为ea、eb、ec ； A2:对三相电流瞬时值进行派克变换，变换矩阵T为: 【权利要求】1.一种抑制微网中电流谐波与三相不平衡的电流型逆变控制策略，其特征在于:包括以下步骤: A:基于传统瞬时功率理论，获取微网中负荷谐波电流；获取微网中负荷谐波电流的具体步骤为: Al:测量微网中实际负荷三相电路中的三相电流瞬时值和三相电压瞬时值,设三相电流瞬时值为ia、ib、i。，三相电压瞬时值为ea、eb、ec ； A2:对三相电流瞬时值进行派克变换，变换矩阵T为:其中^Z1+表示所检测微网中实际负荷的正序电压相角； 派克变换后得到的两相正交的d-q旋转坐标系中的d轴、q轴电流分量为id、i,，如下式所示:A3:在两相正交的d-q旋转坐标系下，电流基波分量为直流量，再将电流分量id、iq如下式所示，通过低通滤波器LPF得到有功电流基波分量4和无功电流基波分量4A4:将步骤A3所述的基波分量经派克反变i1，得到三相静止坐标系下基波功率电流iaf λ ibf、irf，如下式所不；Α5:再将三相静止坐标系下基波功率电流iaf、ibf、ief与三相电流瞬时值ia、ib、i。相减，得到负荷谐波电流ia—h，ib—h，i。—h，如下式所示；B:基于有功功率、无功功率解耦控制，针对微网中的可调式与不可调式微源，得到下垂控制与定直流电压控制微源的基波功率电流；获得下垂控制与定直流电压控制微源的基波功率电流的具体步骤为: B1:进行微源功率解耦控制； 令d轴与微源逆变器出口正序电压矢量重合进行派克变换，微源逆变器输出有功功率P、无功功率Q如下式公式:P = udid-uqiqQ = udiq+uqid 其中，ud、uq> id、iq分别表示微源逆变器出口电压u电流i在d轴q轴上的分量；由于ud = Us, Uq = O (us表示微源逆变器出口正序电压矢量)所以:P = udidQ = udiq 实现微源功率解耦控制； B2:获得下垂控制基波功率电流和定直流电压控制微源的基波功率电流； (1):下垂控制: 1-1:测量微网系统中实际频率值f#id和微源母线侧实际电压值^id,分别与基准值fref> Vref进行偏差计算； 1-2:再利用微源的P—f以及Q—V的Droop特性，获得微源功率偏差指令Λ Ρ、Λ Q ;1-3:将微源功率偏差指令Λ Ρ、Λ Q分别于设定值P。、Q0进行和计算后，得到新的微源有功参考值PMf、无功参考值Qref ； 1-4:获得的微源有功参考值PMf、无功参考值Qref与网侧实测有功信号PgHd、无功信号Qmd相减后，通过PI控制器的无静差调节，得到微源基波有功电流iPMf和基波无功电流Iqref ? (2):定直流电压控制: 将直流侧电压基准值Eref与实际测量直流电压值Ed。相减后，再经过PI控制器对测量直流电压值Ed。进行无静差调节，得到微源基波有功电流ipMf ;对于不可调度式微源，需要减少其对系统无功的需求，因此，基波无功电流常设置为O ; C:将步骤A和步骤B获得的负荷谐波电流与微源基波功率电流作为逆变器欲跟踪的目标电流，利用电流滞环控制完成电流型逆变控制策略； (1):下垂控制策略: 1-1:将步骤B24中的微源基波有功电流ipMf和基波无功电流i_f分别加入到有功电流基波分量ip、无功电流基波分量中，经派克反变换T—1后，与三相电流瞬时值ia、ib、i。相减，得到目标跟踪电流ia—sig、ib_sig,、ic_sig ； 1-2:再将目标跟踪电流ia—sig、ib—一、1。—_通过电流滞环控制使逆变器PWM输出电流跟随基波功率电流ipMf，iqref与负荷谐波电流ia—h，ib—h，i。—h。 (2):定直流电压控制策略: 2-1:将步骤B25中的基波有功电流ipMf加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制微网中电流谐波与三相不平衡的电流型逆变控制策略，其特征在于：包括以下步骤：A：基于传统瞬时功率理论，获取微网中负荷谐波电流；获取微网中负荷谐波电流的具体步骤为：A1：测量微网中实际负荷三相电路中的三相电流瞬时值和三相电压瞬时值，设三相电流瞬时值为ia、ib、ic，三相电压瞬时值为ea、eb、ec；A2：对三相电流瞬时值进行派克变换，变换矩阵T为：其中表示所检测微网中实际负荷的正序电压相角；派克变换后得到的两相正交的d‑q旋转坐标系中的d轴、q轴电流分量为id、iq，如下式所示：A3：在两相正交的d‑q旋转坐标系下，电流基波分量为直流量，再将电流分量id、iq如下式所示，通过低通滤波器LPF得到有功电流基波分量和无功电流基波分量A4：将步骤A3所述的基波分量经派克反变换T‑1，得到三相静止坐标系下基波功率电流iaf、ibf、icf，如下式所示；A5：再将三相静止坐标系下基波功率电流iaf、ibf、icf与三相电流瞬时值ia、ib、ic相减，得到负荷谐波电流ia_h,ib_h,ic_h，如下式所示；B：基于有功功率、无功功率解耦控制，针对微网中的可调式与不可调式微源，得到下垂控制与定直流电压控制微源的基波功率电流；获得下垂控制与定直流电压控制微源的基波功率电流的具体步骤为：B1：进行微源功率解耦控制；令d轴与微源逆变器出口正序电压矢量重合进行派克变换，微源逆变器输出有功功率P、无功功率Q如下式公式：P＝udid‑uqiqQ＝udiq+uqid其中，ud、uq、id、iq分别表示微源逆变器出口电压u电流i在d轴q轴上的分量；由于ud＝us，uq＝0(us表示微源逆变器出口正序电压矢量)所以：P＝udidQ＝udiq实现微源功率解耦控制；B2：获得下垂控制基波功率电流和定直流电压控制微源的基波功率电流；(1)：下垂控制：1‑1：测量微网系统中实际频率值fgrid和微源母线侧实际电压值vgrid，分别与基准值fref、vref进行偏差计算；1‑2：再利用微源的P‑‑f以及Q‑‑V的Droop特性，获得微源功率偏差指令△P、△Q；1‑3：将微源功率偏差指令△P、△Q分别于设定值po、qo进行和计算后，得到新的微源有功参考值Pref、无功参考值Qref；1‑4：获得的微源有功参考值Pref、无功参考值Qref与网侧实测有功信号Pgrid、无功信号Qgrid相减后，通过PI控制器的无静差调节，得到微源基波有功电流ipref和基波无功电流iqref；(2)：定直流电压控制：将直流侧电压基准值Eref与实际测量直流电压值Edc相减后，再经过PI控制器对测量直流电压值Edc进行无静差调节，得到微源基波有功电流ipref；对于不可调度式微源，需要减少其对系统无功的需求，因此，基波无功电流常设置为0；C：将步骤A和步骤B获得的负荷谐波电流与微源基波功率电流作为逆变器欲跟踪的目标电流，利用电流滞环控制完成电流型逆变控制策略；(1)：下垂控制策略：1‑1：将步骤B24中的微源基波有功电流ipref和基波无功电流iqref分别加入到有功电流基波分量ip、无功电流基波分量iq中，经派克反变换T‑1后，与三相电流瞬时值ia、ib、ic相减，得到目标跟踪电流ia_sig、ib_sig,、ic_sig；1‑2：再将目标跟踪电流ia_sig、ib_sig,、ic_sig通过电流滞环控制使逆变器PWM输出电流跟随基波功率电流ipref,iqref与负荷谐波电流ia_h,ib_h,ic_h。(2)：定直流电压控制策略：2‑1：将步骤B25中的基波有功电流ipref加入到负荷基波有功电流基波分量中，经派克反变换T‑1后，与三相电流瞬时值ia、ib、ic相减，得到目标跟踪电流ia_sig,ib_sig,ic_sig；2‑2：再将目标跟踪电流ia_sig、ib_sig,、ic_sig通过电流滞环控制使逆变器PWM输出电流跟随基波功率电流ipref与负荷谐波电流ia_h,ib_h,ic_h。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李琼林，余晓鹏，代双寅，刘书铭，张博，唐钰政，李庚银，周明，江劲舟，索之闻，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司电力科学研究院，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11