一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法及系统，包括：根据直流母线电压指令值与直流母线电压间的差值，获取有功电流指令值；且根据无功功率幅值指令值与无功功率幅值间的差值，获取无功电流指令值；将有功电流指令值与有功电流反馈值的差值通过d轴电流控制器和校正器获取内电势角频率指令；且将无功电流指令值与无功电流反馈值间的差值通过q轴电流控制器和校正器获取内电势幅值指令；将内电势幅值指令与内电势角频率指令通过PWM调制生成内电势幅值与角频率。本发明专利技术避免了在弱电网情况下并网变换装置因锁相环快速动作而引起振荡的问题，同时本发明专利技术可在孤岛条件下独立运行。

【技术实现步骤摘要】
一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法及系统
本专利技术属于电气工程控制领域，更具体地，涉及一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法及系统。
技术介绍
传统电力系统基于集中式发电，发电机为水、蒸汽或燃气轮机驱动的大型三相同步发电机，当电网发生扰动时同步发电机通过励磁调节与转子动态支撑发电机的输出电压与频率，因此，电机的内电势不会因为电网扰动而迅速变化，有利于维持电力系统的稳定。当可再生能源发电装置经并网变换装置接入电力系统时，并网变换装置通常采用快速锁相环与电网电压同步。锁相环(phase-lockedloop，PLL)是获取相位信息的常用方法，其同步的精度受电网电压的谐波、电压暂降和骤升、三相不平衡等的影响。理想的PLL应当在电网电压畸变或扰动(包括负序扰动)情况下能够快速精确地获得电网电压正序分量的相位信息。然而实际情况下，锁相环需要在动态特性与稳态精度之间进行平衡，例如电网电压出现畸变时，适当降低PLL带宽获得较为精确的相位信息，但其动态响应速度会降低。电力系统关注的主要目标是系统电压幅值/频率动态，其与整个系统的有功/无功功率平衡密切相关，而现有的基于锁相环控制的装置无法直接为系统电压幅值/频率提供支撑。此外，并网变换装置采用锁相环控制主要面临两方面问题：一方面，当可再生能源发电占比较大的时候，若并网变换装置采用基于端电压锁相的控制方法，电网的扰动会经过锁相环和电流环引起电网中众多并网变换装置响应，但是由于锁相环快速动作，并网变换装置在几个毫秒的偏差内能够跟踪电网频率，因此，并网变换装置的响应并不能对电网的扰动起到抑制作用；另一方面，可再生能源大部分是基于分布式发电，分布式电源通常要求能够在孤岛模式下运行，锁相环控制需要电网频率或相位作为控制基准，因此，只使用锁相环控制时并网变换装置是无法正常工作的。从可再生能源发展的形式来看，并网变换装置需要在光伏风电高渗透率的情况下稳定运行，并且在电网电压发生波动的情况下能够帮助系统电压恢复稳定，同时能满足孤岛运行的需求。在这种情况下并网变换装置需良好的性能，一方面电力电子并网变换装置的同步环节应具备快速的响应特性和较小的稳态误差；另一方面并网变换装置也需要对电网电压的各种扰动有较强的抑制能力，并且在孤岛条件下也能够正常运行。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法及系统，旨在解决现有的并网变换装置采用锁相环与电网电压同步，无法抑制电网扰动时产生的电力系统振荡的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法，包括：S1：检测直流母线电压和三相交流电压，计算瞬时无功功率幅值；S2：将直流母线电压指令值与直流母线电压间的差值通过直流电压控制器获取有功电流指令值；且将无功功率幅值指令值与无功功率幅值间的差值通过无功功率控制器获取无功电流指令值；S3：将有功电流指令值与有功电流反馈值间的差值依次通过d轴电流控制器和校正器获取内电势角频率指令；且将无功电流指令值与无功电流反馈值间的差值依次通过q轴电流控制器和校正器获取内电势幅值指令；S4：将内电势幅值指令与内电势角频率指令通过PWM调制生成并网变换装置的内电势幅值与角频率。优选地，步骤S2中通过直流电压控制器获取有功电流指令值的方法为：当直流母线电压低于直流母线电压指令值时，减小有功电流指令值；当直流母线电压高于直流母线电压指令值时，增大有功电流指令值；当直流母线电压等于直流母线电压指令值时，保持有功电流指令值不变。优选地，步骤S2中通过无功功率控制器获取无功电流指令值的方法为：当无功功率幅值低于无功功率幅值指令值时，减小无功电流指令值；当无功功率幅值高于无功功率幅值指令值时，增大无功电流指令值；当无功功率幅值等于无功功率幅值指令值时，保持无功电流指令值不变。优选地，步骤S3中d轴电流控制器和校正器获取内电势角频率指令的方法为：当有功电流反馈值大于有功电流指令时，减小内电势角频率指令；当有功电流反馈值小于有功电流指令时，增大内电势角频率指令；当有功电流反馈值等于有功电流指令时，内电势角频率指令保持不变。优选地，步骤S3中q轴电流控制器和校正器获取内电势幅值指令的方法为：当无功电流反馈值小于无功电流指令时，减小内电势幅值指令；当无功电流反馈值大于无功电流指令时，增大内电势幅值指令；当无功电流反馈值等于无功电流指令时，内电势幅值指令保持不变。本专利技术提供了一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制系统，包括：直流电压调节器、d轴电流调节器、无功功率调节器、q轴电流调节器和积分器；直流电压调节器的输出端连接d轴电流调节器的输入端，用于比较直流母线电压指令值与直流母线电压，并根据比较结果输出有功电流指令值；d轴电流调节器的输出端连接积分器，用于比较有功电流指令值与有功电流反馈值，根据比较结果输出内电势角频率指令；无功功率调节器的输出端连接q轴电流调节器的输入端，用于比较无功功率幅值指令值与无功功率幅值，并根据比较结果获取无功电流指令值；q轴电流调节器用于比较无功电流指令值与无功电流反馈值，根据比较结果输出内电势幅值指令；积分器用于将内电势角频率指令进行积分获取内电势相位指令。优选地，直流电压调节器包括第一减法器和第二PI控制器；第一减法器的输出端连接第一PI控制器的输入端，用于将接收的直流母线电压指令值与直流母线电压做差输出两者间的误差；第一PI控制器用于将直流母线电压指令值与直流母线电压间的误差进行PI调节，输出有功电流指令值；优选地，d轴电流调节器包括第二减法器、第二PI控制器和频率校正器；第二减法器的输入端连接直流电压调节器的输出端，其输出端连接第二PI控制器的输入端，用于将有功电流指令值和有功电流反馈值做差输出两者间的误差；第二PI控制器的输出端连接频率校正器的输入端，用于将有功电流指令值与有功电流反馈值间的误差进行PI调节，输出内电势初始角频率；频率校正器用于将内电势初始角频率校正输出内电势角频率指令；优选地，无功功率调节器包括第三减法器和第三PI控制器；第三减法器的输出端连接第三PI控制器的输入端，用于将接收的无功功率幅值指令值与无功功率幅值做差输出两者间的误差；第三PI控制器用于将无功功率幅值指令值与无功功率幅值间的误差进行PI调节，输出无功电流指令值；优选地，q轴电流调节器包括第四减法器、第四PI控制器和幅值校正器；第四减法器的输入端连接无功功率调节器的输出端，其输出端连接PI控制器的输入端，用于将无功电流指令值与无功电流反馈值做差输出两者间的误差；第四PI控制器的输出端连接幅值校正器的输入端，用于将无功电流指令值与无功电流反馈值间的误差进行PI调节，输出内电势初始幅值；幅值校正器用于将内电势初始幅值校正输出内电势幅值指令。一种电压源型并网变换装置，包括滤波器，开关电路、直流母线电容，交流电压传感器、交流电流传感器、直流电压传感器、直流电压调节器、d轴电流调节器、积分器、无功功率调节器、q轴电流调节器、坐标变换器、PWM调制器和计算单元；滤波器的一端连接开关电路的交流侧，另一端与电网相连；开关电路的直流侧连接直流母线电容的一端；直流电压传感器的一端连接直流母线电容的另一端，其另一端连接直流电压调节器的一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法，其特征在于，包括：S1：检测直流母线电压和三相交流电压，计算瞬时无功功率幅值；S2：将直流母线电压指令值与直流母线电压间的差值通过直流电压控制器获取有功电流指令值；且将无功功率幅值指令值与无功功率幅值间的差值通过无功功率控制器获取无功电流指令值；S3：将有功电流指令值与有功电流反馈值间的差值依次通过d轴电流控制器和校正器获取内电势角频率指令；且将无功电流指令值与无功电流反馈值间的差值依次通过q轴电流控制器和校正器获取内电势幅值指令；S4：将内电势幅值指令与内电势角频率指令通过PWM调制器生成并网变换装置的内电势幅值与角频率。

【技术特征摘要】
1.一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法，其特征在于，包括：S1：检测直流母线电压和三相交流电压，计算瞬时无功功率幅值；S2：将直流母线电压指令值与直流母线电压间的差值通过直流电压控制器获取有功电流指令值；且将无功功率幅值指令值与无功功率幅值间的差值通过无功功率控制器获取无功电流指令值；S3：将有功电流指令值与有功电流反馈值间的差值依次通过d轴电流控制器和校正器获取内电势角频率指令；且将无功电流指令值与无功电流反馈值间的差值依次通过q轴电流控制器和校正器获取内电势幅值指令；S4：将内电势幅值指令与内电势角频率指令通过PWM调制器生成并网变换装置的内电势幅值与角频率。2.如权利要求1所述的电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法，其特征在于，所述S2中通过直流电压控制器获取有功电流指令值的方法为：当直流母线电压低于直流母线电压指令值时，减小有功电流指令值；当直流母线电压高于直流母线电压指令值时，增大有功电流指令值；当直流母线电压等于直流母线电压指令值时，保持有功电流指令值不变。所述S2中通过无功功率控制器获取无功电流指令值的方法为：当无功功率幅值低于无功功率幅值指令值时，减小无功电流指令值；当无功功率幅值高于无功功率幅值指令值时，增大无功电流指令值；当无功功率幅值等于无功功率幅值指令值时，保持无功电流指令值不变。3.如权利要求1或2所述的电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法，其特征在于，所述S3中d轴电流控制器和校正器获取内电势角频率指令的方法为：当有功电流反馈值大于有功电流指令时，减小内电势角频率指令；当有功电流反馈值小于有功电流指令时，增大内电势角频率指令；当有功电流反馈值等于有功电流指令时，内电势角频率指令保持不变。所述S3中q轴电流控制器和校正器获取内电势幅值指令的方法为：当无功电流反馈值小于无功电流指令时，减小内电势幅值指令；当无功电流反馈值大于无功电流指令时，增大内电势幅值指令；当无功电流反馈值等于无功电流指令时，内电势幅值指令保持不变。4.一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制系统，包括：直流电压调节器、d轴电流调节器、无功功率调节器、q轴电流调节器和积分器；所述直流电压调节器的输出端连接d轴电流调节器的输入端，用于比较直流母线电压指令值与直流母线电压，并根据比较结果输出有功电流指令值；所述d轴电流调节器的输出端连接积分器，用于比较有功电流指令值与有功电流反馈值，根据比较结果输出内电势角频率指令；所述无功功率调节器的输出端连接q轴电流调节器的输入端，用于比较无功功率幅值指令值与无功功率幅值，并根据比较结果获取无功电流指令值；所述q轴电流调节器用于比较无功电流指令值与无功电流反馈值，根据比较结果输出内电势幅值指令；所述积分器用于将内电势角频率指令进行积分获取内电势相位指令。5.如权利要求4所述的电压源型并网变换装置电流直接幅频控制系统，其特征在于，所述直流电压调节器包括第一减法器和第一PI控制器；所述第一减法器的输出端连接第一PI控制器的输入端，用于将接收的直流母线电压指令值与直流母线电压做差输出两者间的误差；所述第一PI控制器用于将直流母线电压指令值与直流母线电压间的误差进行PI调节，输出有功电流指令值；所述d轴电流调节器包括第二减法器、第二PI控制器和频率校正器；所述第二减法器的输入端连接直流电压调节器的输出端，其输出端连接第二PI控制器的输入端，用于将有功电流指令值和有功电流反馈值做差输出两者间的误差；所述第二PI控制器的输出端连接频率校正器的输入端，用于将有功电流指令值与有功电流反馈值间的误差进行PI调节，输出内电势初始角频率；频率校正器用于将内电势初始角频率校正输出内电势角频率指令。6.如权利要求4所述的电压源型并网变换装置电流直接幅频控制系统，其特征在于，所述无功功率调节器包括第三减法器和第三PI控制器；所述第三减法器的输出端连接PI控制器的输入端，用于将接收的无功功率幅值指令值与无功功率幅值做差输出两者...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁小明，李胜，黄睿，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42