基于改进型SOGI-FLL的储能变换器虚拟惯量控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进型SOGI‑FLL的储能变换器虚拟惯量控制方法，其主要针对储能变换器采用二阶广义积分器‑锁频环SOGI‑FLL检测电网频率微分信号的惯量模拟策略，易受电网电压中直流分量干扰而存在基频纹波的问题。具体的，该控制方法将频率自适应的复数带通滤波器CBF嵌入至SOGI‑FLL的控制回路中以构成CBF‑ISOGI‑FLL，实现电网频率微分信号的准确评估，并将电网频率微分信号直接应用于储能变换器的虚拟惯量控制方法中，因此，本发明专利技术所提出的实现方法既能避免电网频率微分运算所带来的谐波放大的问题，又能抑制电网电压中所含直流分量扰动对虚拟惯量响应性能的影响，有效地提高了系统的频率稳定性，本发明专利技术可以广泛地应用于储能变换器并网运行的系统中。

【技术实现步骤摘要】
基于改进型SOGI-FLL的储能变换器虚拟惯量控制方法
本专利技术涉及一种基于改进型SOGI-FLL的储能变换器虚拟惯量控制方法，适用于需要并网运行的储能变换器。
技术介绍
风电、光伏等可再生能源通过快速功率变换器接口并入电网，通常缺少机械旋转部件，无法给电网提供相应的惯量支撑，导致电网的等效惯量大幅减小，使电网的安全和可靠运行面临严峻挑战。电网的等效惯量降低将会引起电网的频率幅值偏差加大及其频率变化率加快的稳定性问题。为了提高电网频率安全水平，迫切需要对快速功率变换器的常规控制策略加以研究与改进，即将惯量模拟策略引入到其控制策略中，以提升高渗透率电网的等效惯量。目前，已公开报道的基于频率微分原理的虚拟惯量模拟策略主要分为基于锁相环(PhaseLockedLoop，PLL)频率微分运算、PLL频率动态调节直流电压与二阶广义积分器-锁频环(SecondOrderGeneralizedIntegrator-BasedFrequencyLockedLoop，SOGI-FLL)三种。题为“InertiaemulationinAC/DCinterconnectedpowersystemsusingderivativetechniqueconsideringfrequencymeasurementeffects”，E.Rakhshani,P.Rodriguez,《IEEETransactionsonPowerSystems》，2017，32(5)，3338-3351(“考虑频率微分测量延时的交直流互联电力系统虚拟惯量控制技术”，《IEEE学报-电力系统期刊》2017年第32卷第5期第3338～3351页)的文章，该文提出将PLL检测的电网频率进行微分运算并通过一阶低通滤波器(LowPassFilter，LPF)后，将滤波结果直接加在功率变换器的电流参考指令上，实现惯量模拟，但微分运算易引入谐波且滤波环节会带入控制延时。题为“Distributedpowersystemvirtualinertiaimplementedbygrid-connectedpowerconverters”，J.Fang,H.Li,Y.Tang,etal，《IEEETransactionsonPowerSystems》，2018,33(10):8488–8499(“并网电源转换器实现的分布式电源系统虚拟惯性”，《IEEE学报-电力系统期刊》2018年第33卷第10期第8488～8499页)的文章，该文提出通过PLL检测的电网频率信号动态调节功率变换器直流侧电容电压的方法完成惯量模拟，避免了频率微分运算所引入的谐波放大问题，但仅适用于直流侧电容电压可调的功率变换器场景。题为“Frequencyderivative-basedinertiaenhancementbygrid-connectedpowerconverterswithafrequency-locked-loop”，FangJ，ZhangR，LiH，etal，《IEEETransactionsonSmartGrid》，2019，10(5)，4918-4927(“基于锁频环的并网功率变换器频率微分型虚拟惯量控制策略”，《IEEE学报-智能电网期刊》2019年第10卷第5期第4918～4927页)的文章，该文提出利用SOGI-FLL检测电网频率微分信号，并将检测结果用于调节功率变换器的电流指令，以完成惯量模拟，也消除了频率微分运算所带来的不利影响，但SOGI-FLL检测的电网频率微分信号易受电网电压中直流分量干扰而存在大量的基频纹波，进而影响惯量模拟的响应性能。由上可知，现有技术均未能解决储能变换器的虚拟惯量控制策略易受电网电压中直流分量干扰而存在基频纹波的问题，从而导致现有储能变换器并网系统的频率稳定性较差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，针对高渗透率可再生能源并网运行系统、系统的等效惯量减少所引起的系统频率变化率与幅值偏差增大的问题，提供一种既能减小系统频率变化率、又能减小系统频率幅值偏差的基于改进型SOGI-FLL的储能变换器虚拟惯量控制方法。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于改进型SOGI-FLL的储能变换器虚拟惯量控制方法，主要包括以下步骤：步骤1，先采集储能变换器的桥臂侧电感电流ila、ilb、ilc和电网电压uga、ugb、ugc，经单同步坐标系软件锁相环得到电网电压的dq分量Ugd、Ugq和电网的相角θg，再经单同步旋转坐标变换得到基于电网相角θg定向的桥臂侧电感电流的dq分量Ild、Ilq；步骤2，根据步骤1中得到的电网电压uga、ugb、ugc，经三相静止坐标系到两相静止垂直坐标系变换得到电网电压的αβ分量Uαβ，再经基于复数带通滤波器的交叉解耦网络控制方程得到电网电压直流扰动分量解耦后的αβ分量Uαβ1；步骤3，根据步骤2中得到的电网电压直流扰动分量解耦后的αβ分量Uαβ1，经二阶广义积分器控制方程得到电网电压滤波后的α轴与β轴正交分量Udα、Uqα与Udβ、Uqβ，再经过做差运算方程得到电网电压的α轴与β轴误差分量Uα3、Uβ3；步骤4，根据步骤3中得到的电网电压滤波后的α轴与β轴分量Uqα、Uqβ、电网电压的α轴与β轴误差分量Uα3、Uβ3和储能变换器给定的角频率指令ωref，经过锁频环控制方程得到电网的角频率ωg和角频率微分信号dωg/dt；步骤5，根据步骤4中得到的电网角频率微分信号dωg/dt和储能变换器给定的有功功率指令P0，经过虚拟惯量控制方程得到储能变换器的参考有功功率指令Pref；步骤6，根据步骤1中得到的电网电压的d轴分量Ugd和步骤5中得到的参考有功功率指令Pref，经过有功电流计算方程得到储能变换器的参考有功电流指令Idref；步骤7，根据步骤6中得到的参考有功电流指令Idref、给定的无功电流指令Iqref和步骤1中的桥臂侧电感电流的dq分量Ild、Ilq，通过电流控制方程得到控制信号Ud、Uq；步骤8，先根据步骤7中得到的控制信号Ud、Uq，以及步骤1中得到的电网相角θg，经单同步旋转坐标反变换得到三相桥臂电压控制信号Ua、Ub、Uc，再由三相桥臂电压控制信号Ua、Ub、Uc生成储能变换器逆变桥开关管的SVPWM控制信号。进一步地，在步骤2中，基于复数带通滤波器的交叉解耦网络控制方程为：Uαβ1(s)＝Uαβ(s)-Uαβ_dc(s)，式中，ωg为电网的角频率，ωp为复数带通滤波器的截止频率，Uαβ2为电网电压的αβ分量Uαβ在两相静止坐标系下的基波分量，其由复数带通滤波器检测得到，Uαβ_dc为电网电压的α轴与β轴中包含的直流分量，其由一阶低通滤波器检测得到，s为拉普拉斯算子。进一步地，在步骤3中，二阶广义积分器控制方程式为：式中，ωg为电网的角频率，Kp为二阶广义积分器的增益系数，s为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进型SOGI-FLL的储能变换器虚拟惯量控制方法，其特征在于，主要包括以下步骤：/n步骤1，先采集储能变换器的桥臂侧电感电流i

【技术特征摘要】
1.一种基于改进型SOGI-FLL的储能变换器虚拟惯量控制方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
步骤1，先采集储能变换器的桥臂侧电感电流ila、ilb、ilc和电网电压uga、ugb、ugc，经单同步坐标系软件锁相环得到电网电压的dq分量Ugd、Ugq和电网的相角θg，再经单同步旋转坐标变换得到基于电网相角θg定向的桥臂侧电感电流的dq分量Ild、Ilq；
步骤2，根据步骤1中得到的电网电压uga、ugb、ugc，经三相静止坐标系到两相静止垂直坐标系变换得到电网电压的αβ分量Uαβ，再经基于复数带通滤波器的交叉解耦网络控制方程得到电网电压直流扰动分量解耦后的αβ分量Uαβ1；
步骤3，根据步骤2中得到的电网电压直流扰动分量解耦后的αβ分量Uαβ1，经二阶广义积分器控制方程得到电网电压滤波后的α轴与β轴正交分量Udα、Uqα与Udβ、Uqβ，再经过做差运算方程得到电网电压的α轴与β轴误差分量Uα3、Uβ3；
步骤4，根据步骤3中得到的电网电压滤波后的α轴与β轴分量Uqα、Uqβ、电网电压的α轴与β轴误差分量Uα3、Uβ3和储能变换器给定的角频率指令ωref，经过锁频环控制方程得到电网的角频率ωg和角频率微分信号dωg/dt；
步骤5，根据步骤4中得到的电网角频率微分信号dωg/dt和储能变换器给定的有功功率指令P0，经过虚拟惯量控制方程得到储能变换器的参考有功功率指令Pref；
步骤6，根据步骤1中得到的电网电压的d轴分量Ugd和步骤5中得到的参考有功功率指令Pref，经过有功电流计算方程得到储能变换器的参考有功电流指令Idref；
步骤7，根据步骤6中得到的参考有功电流指令Idref、给定的无功电流指令Iqref和步骤1中的桥臂侧电感电流的dq分量Ild、Ilq，通过电流控制方程得到控制信号Ud、Uq；
步骤8，先根据步骤7中得到的控制信号Ud、Uq，以及步骤1中得到的电网相角θg，经单同步旋转坐标反变换得到三相桥臂电压控制信号Ua、Ub、Uc，再由三相桥臂电压控制信号Ua、Ub、Uc生成储能变换器逆变桥开关管的SVPWM控制信号。


2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：石荣亮，张烈平，于雁南，张玉，刘五八，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45