非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法技术

本发明专利技术提供一种非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量分离方法，首先通过Clark变换将微网电压从三相abc坐标系变换到两相静止αβ坐标系；然后通过信号分离子系统得到电压的正序分量、负序分量，具体为：变换到两相静止αβ坐标系的微网电压与分离得到的各分量之和相减，分别经一阶矢量谐振控制器OVPR构成的基波正序检测单元、负序检测单元形成负反馈，各单元的输出分别为电压的正序分量、负序分量。该方法具有响应较快，不需瞬时对称分量分离，实现简单等特点，能够快速准确的直接实现正、负序及谐波分离。仿真结果和分析证明了所提出方法的正确和有效性。

The separation of positive and negative sequence components based on OVPR under the condition of non ideal microgrid

The separation of positive and negative sequence components based on the OVPR method of the invention provides a non ideal micro grid conditions, first through the Clark transform of microgrid voltage from the transformation to the two-phase stationary frame three-phase ABC coordinate system; and then through the signal system, ion positive sequence voltage negative sequence component, in particular: to transform phase stationary coordinate each component of the micro grid voltage and isolated and subtraction, the fundamental positive sequence and negative sequence detection unit detecting unit respectively by the first-order vector resonant controller OVPR is formed by a negative feedback, the output of each unit were positive sequence voltage, negative sequence component. The method has the advantages of fast response, no instantaneous symmetrical component separation and simple implementation. It can achieve direct, negative sequence and harmonic separation directly and accurately. The simulation results and analysis show that the proposed method is correct and effective.

【技术实现步骤摘要】
非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法
本专利技术涉及一种非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法。
技术介绍
微电网由于能克服分布式发电的不利影响，充分发挥其优点得到广泛关注。但由于微电网自身特点，易受网内非线性及大功率负荷的影响，使得电网电压产生不平衡、谐波畸变。因此，对作为微电源接口的电力电子变换器的控制提出了更高要求，使其可以实现有功无波动、无功无波动以及输出电流无谐波等多个控制目标。要实现多个控制目标就需要有效并快速地分离出电压正负序及谐波分量。因此，电压检测分离方法对实现上述多目标控制策略有较大的影响，进而会影响微电源的并网运行。目前常用的分离方法有利用瞬时对称分量法及其改进的延时对消(DelayedSignalCancellation，DSC)检测方法，基于dq同步旋转坐标系检测法，以及采用陷波器和具有滤波功能的积分器等方法。SvenssonJ,BongiornoM,SanninoA.Practicalimplementationofdelayeddignalcancellationmethodforphase-sequenceseparation[J].IEEETransactionsonPowerDelivery,2007,22(1)：18-26中，采用延时对消提取电压正负序分量，该方法在时间上有1/4延时，而且易受到谐波的影响，为消除多个谐波影响需采用多个DSC级联。李珊瑚,杜雄,王莉萍,等.解耦多同步参考坐标系电网电压同步信号检测方法[J].电工技术学报,2011,26(12)：183-189中，提出的采用多同步dq旋转坐标系方法，分别在在多个正负序旋转坐标系内，采用解耦方法实现电压的转换与谐波的消除，但其结构较为复杂，而且需要采用外加LPF滤波器滤除谐波，影响了系统的动态响应性能。基于二阶广义积分器SOGI(secondordergeneralizedintegrator)和复数积分器构成的正负序分量检测系统，在非理想电网环境能够有效的检测电压信号，但该方法不能直接区分正、负序分量，还需要经瞬时对称分量计算来进行正、负序分量的分离，而且在谐波含量较高的情况下检测结果易受影响。为消除谐波的影响，YazdaniD,MojiriM,BakhshaiA,etal.Afastandaccuratesynchronizationtechniqueforextractionofsymmetricalcomponents[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2009,24(3):674-684与涂娟，汤宁平.基于改进型DSOGI-PLL的电网电压同步信号检测[J].中国电机工程学报,2016,36(9)：2350-2356中分别采用SOGI构成谐波消除模块，然后将多个模块顺序级联，依次消除各次谐波，实现了电网电压基波正负序分量和各次谐波信号的分离检测，但由于多个模块的级联使得系统的阶数增高，系统变得更为复杂，增加了系统分析和参数设计的难度，同时也可能使得相位裕度减小降低系统稳定性，而且该方法仍旧需要利用瞬时对称分量计算。
技术实现思路
基于以上问题，为提高非理想微电网环境下微网逆变器的运行控制性能，本专利技术的目的是提供一种非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法，性能更高，能够实现正、负序及谐波检测，使微网逆变器实现不同的控制目标。本专利技术的一种非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法，采用不同频率的OVPR构建包含多个子系统的检测结构，建立其数学模型，分析正、负序及谐波分离的实现机理和参数对性能的影响，确定参数的选取规则。该方法可以消除负序分量和谐波分量的对检测结果的影响，不需要瞬时对称分量分离，就能够直接快速准确检测出电压正、负序分量和谐波，具有较强的适应非理想电网环境的能力。本专利技术的技术解决方案是：一种非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法，包括以下步骤，步骤1、通过Clark变换将采集到的含有不平衡及谐波的微网电压uabc＝(ua，ub，uc),从三相abc坐标系变换到两相静止αβ坐标系变换为uαβ＝(uα,uβ)；步骤2、将变换到两相静止αβ坐标系的微网电压uαβ通过各信号分离子系统分离，分别得到电压的正序分量、负序分量和谐波分量，具体为：两相静止αβ坐标系的微网电压uαβ与分离得到的负序及各次谐波分量之和相减；uαβ与正序及各次谐波分量之和相减，分别经一阶矢量谐振控制器OVPR构成的基波正序检测单元、负序检测单元形成负反馈，各单元的输出分别为电压的正序分量、负序分量。进一步地，步骤2中还包括谐波检测单元，两相静止αβ坐标系的微网电压uαβ与分离得到的各分量之和相减，分别经一阶矢量谐振控制器OVPR构成的基波正序检测单元、负序检测单元、谐波检测单元形成负反馈，各单元的输出分别为电压的正序、负序分量、谐波分量。进一步地，分别采用正序控制器和正负序控制器对正、负序分量的分离，构成的基波正序控制器和正负序控制器采用一阶矢量谐振控制器OVPR，OVPR传递函数如下：其中，为基波正、负序控制器，kP为比例系数，kI为积分系数，s代表连续域传递函数复变量，j代表复数，ω为基波频率；电压通过正序控制器时，正序分量增益达到最大，而负序分量幅值近似衰减到0，同样，电压通过负序OVPR控制器时，负序分量增益达到最大，而正序分量幅值近似衰减到0，从而由该一阶矢量谐振控制器OVPR实现对正、负序分量的选择，进而在非理想电网条件下实现对相同频率正序分量、负序分量及不同频率谐波分量的检测分离。进一步地，一阶矢量谐振控制器的差分方程为，式中，Ts为采样周期；uα、uβ为两相静止αβ坐标系下电压，作为一阶矢量谐振控制器OVPR的输入，yα、yβ为两相静止αβ坐标系内一阶矢量谐振控制器OVPR的输出，z代表离散传递函数变量，ω为基波频率。进一步地，由步骤2中信号分离子系统的输入输出间关系，建立频域数学模型如下，式中，上角标h＝p，n，5,7…6k-1,6k+1，其中k＝1,2,3…，分别代表基波正、负序和5、7、6k-1、6k+1次谐波。其中，Uα(s)、Uβ(s)为时域变量uα、uβ经拉普拉斯变换后的复频域变量；代表不同频率的OVPR传递函数；为图5中时域变量eh经拉普拉斯变换后的复频域变量。进一步地，由式(11)得到信号分离子系统相应的传递函数为，其中，代表不同频率的OVPR传递函数；代表不同频率OVPR传递函数的和。本专利技术的有益效果是：该种非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法，利用一阶矢量谐振控制器对正、负序及谐波信号的选频特性，直接得到相应的分量；通过采用不同频率一阶矢量谐振控制器构造的子系统，消除电网电压不平衡和谐波的影响。该方法具有响应较快，不需瞬时对称分量分离，实现简单等特点，能够快速准确的直接实现正、负序及谐波分离。仿真结果和分析证明了所提出方法的正确和有效性。附图说明图1是现有VPI控制器的波特图。图2是实施例中OVPR控制波特图。图3是实施例中参数不同取值OVPR波特图。图4是实施例中OVPR结构实现说明示意图。图5是实施例正负序分离原理图。图6是实施例中信号正序分离闭环子系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1、通过Clark变换将采集到的含有不平衡及谐波的微网电压uabc＝(ua，ub，uc),从三相abc坐标系变换到两相静止αβ坐标系变换为uαβ＝(uα,uβ)；步骤2、将变换到两相静止αβ坐标系的微网电压uαβ通过各信号分离子系统分离，分别得到电压的正序分量、负序分量和谐波分量，具体为：两相静止αβ坐标系的微网电压uαβ与分离得到的负序及各次谐波分量之和相减；uαβ与正序及各次谐波分量之和相减，分别经一阶矢量谐振控制器OVPR构成的基波正序检测单元、负序检测单元形成负反馈，各单元的输出分别为电压的正序分量、负序分量。

【技术特征摘要】
1.一种非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1、通过Clark变换将采集到的含有不平衡及谐波的微网电压uabc＝(ua，ub，uc),从三相abc坐标系变换到两相静止αβ坐标系变换为uαβ＝(uα,uβ)；步骤2、将变换到两相静止αβ坐标系的微网电压uαβ通过各信号分离子系统分离，分别得到电压的正序分量、负序分量和谐波分量，具体为：两相静止αβ坐标系的微网电压uαβ与分离得到的负序及各次谐波分量之和相减；uαβ与正序及各次谐波分量之和相减，分别经一阶矢量谐振控制器OVPR构成的基波正序检测单元、负序检测单元形成负反馈，各单元的输出分别为电压的正序分量、负序分量。2.如权利要求1所述的非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法，其特征在于：步骤2中还包括谐波检测单元，两相静止αβ坐标系的微网电压uαβ与分离得到的各分量之和相减，分别经一阶矢量谐振控制器OVPR构成的基波正序检测单元、负序检测单元、谐波检测单元形成负反馈，各单元的输出分别为电压的正序、负序分量、谐波分量。3.如权利要求1所述的非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法，其特征在于：分别采用正序控制器和正负序控制器对正、负序分量的分离，构成的基波正序控制器和正负序控制器采用一阶矢量谐振控制器OVPR，OVPR传递函数如下：其中，为基波正、负序控制器，kP为比例系数，kI为积分系数，s代表连续域传递函数复变量，j代表复数，ω为基波频率；电压通过正序控制器时，正序分量增益达到最大，而负序分量幅值近似衰减到0，同样，电压通过负序OVPR控制器时，负序分量增益达到最大，而正序分量幅值近似衰减到0，从而由该一阶矢量谐振控制器OVPR实现对正、负序分量的选择，进而在非理想电网条件下实现对相同频率正序分量、负序分量及不同频率谐波分量的检测分离。4.如权利要求3所述的非理想微电网条件下基于OVPR的正负序分量的分离方法，其特征在于：一阶矢量谐振控制器的差分方程为，式中，Ts为采样周期；uα、uβ为两相静止αβ坐标系下电压，作为一阶矢量谐振控制器OVPR的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦林，许胜，朱勇，杨斌，
申请(专利权)人：泰州学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32