基于双Y源五电平逆变器的功率协调控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于双Y源五电平逆变器的功率协调控制系统及方法，系统包括信号采集单元、控制单元、双Y源五电平逆变单元和蓄电单元；其中，双Y源五电平逆变单元包括双Y源网络和T型五电平逆变器，Y源网络利用耦合电感传递能量，可以灵活的实现高增益的升压比，降低开关损耗，提高转换效率，提高整个逆变单元的输出质量。本申请中的方法利用基于状态转移优化的K

【技术实现步骤摘要】
基于双Y源五电平逆变器的功率协调控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及电网调控
，尤其涉及一种基于双Y源五电平逆变器的功率协调控制系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着智能电网的发展，风电、光伏等新能源越来越多的接入电网，对并网逆变器的稳定性、转化效率和电压等级的要求也越来越高。传统的逆变器以下几个缺陷，以电压源逆变器为例，电压源逆变器输出的电压幅值只能低于直流侧电压幅值，一般情况下要在逆变器和电源之间加一个Boost升压电路，但是这样不仅会增加系统的成本，也增加了逆变系统的控制复杂度。
[0003]传统逆变器的同一桥臂上下两个开关管若是同时导通，就会导致短路电流损坏开关管，为了避免直通的情况，往往要在开关控制中加入死区时间，这会导致逆变系统的效率下降。虽然多电平逆变器的提出，在很大程度上解决了电压、电流谐波以及电力电子器件承受压力的问题，但是上述的问题并没有得到解决。
[0004]此外，虚拟同步发电机技术借鉴了同步发电机的电磁与机械方程，虽然从外特性上成功等效了同步发电机的模型，为逆变器增加了惯性支撑，但是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双Y源五电平逆变器的功率协调控制系统，其特征在于，包括：信号采集单元、控制单元、双Y源五电平逆变单元和蓄电单元；所述双Y源五电平逆变单元的输入端与新能源发电系统相连接，同时接收来自控制单元的控制信号，输出端与电网负荷相连接；所述信号采集单元的输入端连接至双Y源五电平逆变单元的输出端，用于采集双Y源五电平逆变单元的状态参数，输出端与控制单元相连接；所述控制单元根据信号采集单元采集的状态参数，对双Y源五电平逆变单元和蓄电单元进行控制。2.根据权利要求1所述的基于双Y源五电平逆变器的功率协调控制系统，其特征在于，所述控制单元包括：虚拟同步电机控制模块、电压电流双闭环控制模块和蓄电单元控制模块；所述虚拟同步电机控制模块包括有功功率控制模块和无功功率控制模块；所述有功功率控制模块负责模拟传统同步发电机的机械转子运动，虚拟速度调节器被添加到有功功率控制模块中，以根据系统频率来调整参考有功功率；所述无功功率控制模块根据电压调节虚拟同步发电机的输出无功功率；所述虚拟同步电机控制模块将电压参考值发送给电压电流双闭环控制模块，电压电流双闭环控制模块根据参考值来调制波；所述蓄电单元控制模块用于控制蓄电池的充放电。3.根据权利要求1所述的基于双Y源五电平逆变器的功率协调控制系统，其特征在于，所述双Y源五电平逆变单元包括：双Y源网络和T型五电平逆变器；所述双Y源网络包括第一Y源网络和第二Y源网络；所述第一Y源网络包括第一直流电源、第二直流电源、二极管D1、第一三端耦合电感和电容C1，第一直流电源正极连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接第一三端耦合电感的输入端，T型五电平逆变器的正极输入端连接第一三端耦合电感的输出端，第二直流电源负极连接电容C1和中心点O；所述第二Y源网络包括第三直流电源、第四直流电源、二极管D2、第二三端耦合电感和电容C2，第三直流电源正极连接二极管D2阳极，二极管D2阴极连接电容C2和中心点O，第四直流电源负极连接第二三端耦合电感的输入端，第二三端耦合电感的输出端连接T型五电平逆变器的负极输入端；所述第一三端耦合电感包括耦合电感N
11
、耦合电感N
12
、耦合电感N
13
，耦合电感N
11
的异名端、耦合电感N
12
的同名端和耦合电感N
13
的同名端相耦合，耦合电感N
11
的同名端为第一三端耦合电感的输入端，耦合电感N
12
的异名端为第一三端耦合电感的输出端，耦合电感N
13
的异名端连接电容C1；所述第二三端耦合电感包括耦合电感N
21
、耦合电感N
22
、耦合电感N
23
，耦合电感N
21
的异名端、耦合电感N
22
的同名端和耦合电感N
23
的同名端相耦合，耦合电感N
21
的同名端为第二三端耦合电感的输入端，耦合电感N
22
的异名端为第二三端耦合电感的输出端，耦合电感N
23
的异名端连接电容C2。4.根据权利要求3所述的基于双Y源五电平逆变器的功率协调控制系统，其特征在于，所述T型五电平逆变器包括三相，每相由8个开关管组成，分别为第一开关管、第二开关管、
第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管，上桥臂由第一开关管和第二开关管串联而成，下桥臂由第三开关管和第四开关管串联而成，第五开关管的集电极连接在第一开关管和第二开关管之间，第五开关管的发射极连接在一起，第六开关管的发射极连接在第三开关管和第四开关管之间，第六开关管的集电极连接在一起，第七开关管和第八开关管反向串联，第七开关管的集电极和第八开关管的集电极连接，第八开关管的发射极连接到上、下桥臂之间，第七开关管的发射极连接在一起，该逆变器的直流侧连接一个对称的双Y源网络；所述的双Y源网络中心点O连接到T型五电平逆变器的第七开关管的发射极；所述双Y源网络的第一Y源网络和第二Y源网络均包括2个额定电压相同的直流电源，所述直流电源串联连接，第一Y源网络的2个直流电源的串联中心点连接到T型五电平逆变器三相对应的第五开关管的发射极，第二Y源网络的2个直流电源的串联中心点连接到T型五电平逆变器三相对应的第六开关管的集电极，第一Y源网络输出正极为T型五电平逆变器的直流输入端正极，第一Y源网络输出负极与第二Y源网络输出正极连接形成所述的中心点O，第二Y源网络输出负极为T型五电平逆变器的直流输入端负极。5.根据权利要求1所述的基于双Y源五电平逆变器的功率协调控制系统，其特征在于，所述信号采集单元包括：电压传感器、电流传感器和频率测试仪，分别用于采集双Y源五电平逆变单元的输出端的电压、电流和频率信号。6.采用权利要求1至5中任意一项所述的基于双Y源五电平逆变器的功率协调控制系统进行自适应功率协调控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：采集双Y源五电平逆变单元输入端新能源出力和输出端负荷的历史数据，剔除新能源出力的异常数据，形成数据样本；步骤2：利用基于状态转移优化的K
‑
means算法确定小波神经网络隐含层的节点数；步骤3：训练小波神经网络的权值和阈值，预测下一时段新能源出力和负荷大小；步骤4：根据新能源出力预测值以及当前时段蓄电单元能量状态，协调负荷功率的预测值，确定蓄电单元的运行策略；步骤5：考虑新能源出力的随机性和蓄电单元充放电的效率，利用自适应虚拟同步电机来自适应得调整虚拟转动惯量J，从而...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙秋野，李程晨，王睿，马大中，李希博，李正，朱方麟，王鹏程，安庆鹏，刘钰龙，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：