基于变频载波调制的并网变换器控制方法及介质技术

本发明专利技术公开了一种基于变频载波调制的并网变换器控制方法及介质，属于电力电子技术领域，方法包括：测量单频载波调制下并网变换器的并网电流在公共连接点PCC处产生的最大开关谐波电压U

【技术实现步骤摘要】
基于变频载波调制的并网变换器控制方法及介质


[0001]本专利技术属于电力电子
，更具体地，涉及一种基于变频载波调制的并网变换器控制方法及介质。

技术介绍

[0002]并网变换器作为新能源发电与传统电网的典型接口，在新能源发电系统中具有重要作用。并网变换器通过公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)接入电网，经过控制系统的控制实现不同的并网功能。目前，通常采用基于冲量等效原理的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)技术控制并网变换器，即，将调制信号与固定频率的载波比较生成脉冲信号，经驱动放大后控制开关管的动作，从而输出所需的并网电流。根据PWM原理，并网变换器输出的并网电流中除了包含调制信号成分，还包含载波频率、载波倍频及其附近的边带谐波成分，即开关谐波。开关谐波频率高、幅值大，如果不进行处理，将对电网产生较强的电磁干扰。因此，需要在并网变换器与PCC之间串接滤波器，以衰减开关谐波。
[0003]随着宽禁带半导体器件的发展，并网变换器的开关频率进一步提高，这意味着开关谐波的频率也将进一步提高。由于开关谐波电流的频率提高，其在相同的电网电感上产生的开关谐波电压也将增加。此外，当电网变弱，即电网阻抗增大时，开关谐波电流在电网阻抗上产生的开关谐波电压也会增加。因此，可能出现当并网变换器输出的并网电流满足电能质量标准，其在电网阻抗上产生的开关谐波电压不满足标准的情况。虽然通过提高滤波器的设计要求能够进一步减小开关谐波，使并网变换器的并网电流及其在电网阻抗上产生的开关谐波电压都满足电能质量标准，但这会增加滤波器的体积，减小并网变换器的功率密度。因此，如何降低开关谐波电压的幅值具有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于变频载波调制的并网变换器控制方法及介质，其目的在于解决当并网变换器的开关频率提升或电网变弱时，并网变换器的并网电流满足电能质量标准而其在电网阻抗上产生的开关谐波电压不满足标准的问题。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于变频载波调制的并网变换器控制方法，包括：S1，将单频载波与调制信号相比较生成的触发脉冲信号放大后驱动并网变换器中的开关管，测量并网变换器的并网电流在公共连接点处产生的最大开关谐波电压U
TM
；S2，以采用变频载波调制后并网变换器的并网电流在公共连接点处产生的最大开关谐波电压U
TM
′
小于公共连接点处开关谐波电压阈值U
TH
为目标，基于U
TM
′
/U
TM
与载波频率个数k之间的关系，计算载波频率个数k；S3，生成以f
c
为中心频率、含k个频率分量且相邻载波频率间隔Δf的变频载波，Δf≥(k+3)f1，其中，f
c
为所述单频载波的频率，f1为基波频率；S4，将所述变频载波与调制信号相比较生成的触发脉冲信号放大后驱动并网变换器中的开关管。
[0006]更进一步地，载波频率个数k为满足k≥2U
TM
/U
TH
的正整数。
[0007]更进一步地，，载波频率个数k为满足k≥2U
TM
/U
TH
的最小正整数，相邻载波频率间隔Δf＝(k+3)f1。
[0008]更进一步地，所述变频载波中各频率载波的作用时间相等，所述S3包括：将基波周期T1进行k等分，得到各频率载波的作用时间；根据各频率载波的作用时间，生成周期为T1、以f
c
为中心频率、含k个频率分量且相邻载波频率间隔Δf的变频载波。
[0009]更进一步地，当k为奇数时，各载波的频率为：
[0010][0011]当k为偶数时，各载波的频率为：
[0012][0013]其中，f
ci
为一个基波周期T1中第i个载波的频率。
[0014]更进一步地，所述变频载波中各频率载波的作用时间不完全相等，根据各频率载波相应的预期开关谐波含量设置各频率载波的作用时间。
[0015]更进一步地，还包括：将采样得到的三相公共连接点电压和三相并网电流从abc坐标系变换至dq坐标系中，得到d、q轴公共连接点电压和d、q轴并网电流；根据d、q轴公共连接点电压和d、q轴并网电流计算并网变换器当前输出的有功功率p
o
和无功功率q
o
；功率外环控制器根据有功功率p
o
、无功功率q
o
、有功功率指令值p*和无功功率指令值q*，计算d轴电流参考指令和q轴电流参考指令电流内环控制器根据d轴电流参考指令q轴电流参考指令d、q轴公共连接点电压和d、q轴并网电流计算所述调制信号。
[0016]更进一步地，有功功率p
o
和无功功率q
o
为：
[0017][0018]其中，u
Td
、u
Tq
分别为d、q轴公共连接点电压，i
d
、i
q
分别为d、q轴并网电流。
[0019]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的基于变频载波调制的并网变换器控制方法。
[0020]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：提供了一种基于变频载波调制的并网变换器控制方法，根据单频载波调制下并网变换器的并网电流在PCC处产生的开关谐波电压最大值U
TM
和开关谐波电压阈值U
TH
，灵活选取载波频率个数k与载波频率间隔Δf，生成变频载波用于调制，与常规的PWM技术相比，该变频载波调制方式能够将集中在某个频率附近的开关谐波能量分散至载波频率变化的范围内，从而降低并网变换器的开关谐波，在并网变换器开关频率提高或电网变弱时，使并网变换器的并网电流及其在PCC处产生的开关谐波电压都满足标准，提高运行可靠性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例提供的基于变频载波调制的并网变换器控制方法的流程图；
[0022]图2为本专利技术实施例提供的采用变频载波调制时并网变换器系统的结构示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例提供的并网变换器控制系统框图；
[0024]图4为本专利技术实施例提供的并网变换器功率外环控制框图；
[0025]图5为本专利技术实施例提供的并网变换器电流内环控制框图；
[0026]图6为本专利技术实施例提供的并网变换器变频载波调制示意图；
[0027]图7为本专利技术实施例提供的PCC处开关谐波电压最大值U
TM
与开关频率f
sw
、系统短路比SCR的关系曲线图；
[0028]图8为本专利技术实施例提供的变频载波的示意图；
[0029]图9A为本专利技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变频载波调制的并网变换器控制方法，其特征在于，包括：S1，将单频载波与调制信号相比较生成的触发脉冲信号放大后驱动并网变换器中的开关管，测量并网变换器的并网电流在公共连接点处产生的最大开关谐波电压U
TM
；S2，以采用变频载波调制后并网变换器的并网电流在公共连接点处产生的最大开关谐波电压U
TM
′
小于公共连接点处开关谐波电压阈值U
TH
为目标，基于U
TM
′
/U
TM
与载波频率个数k之间的关系，计算载波频率个数k；S3，生成以f
c
为中心频率、含k个频率分量且相邻载波频率间隔Δf的变频载波，Δf≥(k+3)f1，其中，f
c
为所述单频载波的频率，f1为基波频率；S4，将所述变频载波与调制信号相比较生成的触发脉冲信号放大后驱动并网变换器中的开关管。2.如权利要求1所述的基于变频载波调制的并网变换器控制方法，其特征在于，载波频率个数k为满足k≥2U
TM
/U
TH
的正整数。3.如权利要求2所述的基于变频载波调制的并网变换器控制方法，其特征在于，载波频率个数k为满足k≥2U
TM
/U
TH
的最小正整数，相邻载波频率间隔Δf＝(k+3)f1。4.如权利要求1所述的基于变频载波调制的并网变换器控制方法，其特征在于，所述变频载波中各频率载波的作用时间相等，所述S3包括：将基波周期T1进行k等分，得到各频率载波的作用时间；根据各频率载波的作用时间，生成周期为T1、以f
c
为中心频率、含k个频率分量且相邻载波频率间隔Δf的变频载波。5.如权利要求4所述的基于变频载波调制的并网变换器控制方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴珂，罗辉，杨兵圆，何宽，杨汉，徐子恒，杨朝伟，潘非，孙玉鸿，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：