基于同步频率自适应谐振的构网变流器负序电压补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种基于同步频率自适应谐振的构网变流器负序电压补偿方法，消除了负序电压的相位获取环节，避免使用复杂的正负序坐标系，而且也不用提取并网点的负序电压分量，不会引入分解延时，提高控制的快速性；同时本发明专利技术基于电压的误差进行直接谐振控制，将输出的电压直接给到调制电压，避免负序指令的配置，精简控制结构，降低负序电压控制对于正序电压控制的影响，而且具有较快的负序电压补偿动态效果，达到构网变流器对于负序电压补偿的效果；故采用本发明专利技术方法可在不平衡电脑网条件下达到补偿电压不平衡度的目标，有效提高构网变流器的负序电压补偿能力，拓展了构网变流器的电压支撑能力。的电压支撑能力。的电压支撑能力。

【技术实现步骤摘要】
基于同步频率自适应谐振的构网变流器负序电压补偿方法


[0001]本专利技术属于变流器控制
，具体涉及一种基于同步频率自适应谐振的构网变流器负序电压补偿方法。

技术介绍

[0002]随着风光储新能源的广泛接入，电力系统逐渐演变为变流器主导的新型电力系统。不同于传统的同步机发电技术，目前已有的变流器都是采用基于电压定向的功率解耦控制，对于电网的电压和频率没有支撑作用。随着新能源渗透率的逐步提高，会出现一系列的电压频率失稳问题。为提升变流器主导的新型电力系统稳定性，具有电压和频率支撑性能的构网变流器受到广泛的关注和研究。不同于常规的跟网型变流器，构网变流器采用功率同步方式和电压控制模式，能够独立建立电压，可以孤岛运行，在并网模式下也可对电网的电压和频率进行支撑，是未来电力系统发展的关键技术。但是目前的构网变流器主要针对正序基波的控制和优化，很少有探讨对于不平衡负序电压的补偿。根据最新的构网变流器性能测试标准，构网变流器不光要对于正序基波起到支撑作用，对于不平衡和谐波也要具有一定的补偿能。
[0003]专利文献CN115714426A公开了一种构网型变流器负序电压和谐波电压的控制方法和系统，通过采集构网型变流器交流侧的三相电压信号和三相电流信号；对三相电压信号和三相电流信号进行坐标变换和正负序分离，生成基频电压、基频电流、谐波电压和谐波电流分别对应的正负序分量；将基频电压和基频电流分别对应的正负序分量通过正负序基频控制环，生成阀侧基频参考电压对应的正负序分量；将谐波电压和谐波电流分别对应的正负序分量通过正负序谐波控制环，生成阀侧谐波参考电压对应的正负序分量；对阀侧基频参考电压和阀侧谐波参考电压分别对应的正负序分量进行坐标反变换和PWM调制，生成触发脉冲信号并输出至构网型变流器；通过构网型变流器响应接收到的触发脉冲信号，并按照触发脉冲信号携带的阀侧参考电压信息控制负序电压和谐波电压。解决了现有的技术特别在弱电网情况下，并网点的电压质量受电力电子装备控制的影响程度更深，导致电网的稳定性降低的技术问题，可以实现负序电压和谐波电压的独立控制，提升构网型变流器的交流电压控制能力，降低交流侧三相电压不平衡度和谐波电压含量，提升电压质量。但是，上述方案需要采用很多个正负序旋转坐标系，而且需要负序电压电流提取环节，负序电压电流的提取以及反转坐标系都是依赖延时环节提取，而延时环节和基波周期相对应，如果电网频率发生变化，该方案的负序提取和反转坐标系将会发生偏差，那么就不能准确的控制负序电压。

技术实现思路

[0004]针对现有技术所存在的负序电压控制能力不足问题，本专利技术提供了一种基于同步频率自适应谐振的构网变流器负序电压补偿方法，该方法不用正负序分离和检测，增强负序电压控制的快速性和稳定性，能够弥补当下构网变流器负序电压控制能力的不足，保障
构网变流器在不平衡电网的场景下也能提供正弦平衡的高质量交流电，为构建新能源为主体的新型电力系统提供可靠装备。
[0005]本专利技术的技术解决方案如下：
[0006]一种基于同步频率自适应谐振的构网变流器负序电压补偿方法，包括如下步骤：
[0007](1)采集构网变流器的三相电容电压、逆变器侧三相电流，通过Clark变换确定三相电容电压和三相电流在静止α
‑
β坐标系中的分量，计算有功功率和无功功率；
[0008](2)有功控制环配置构网变流器的惯量和阻尼系数，根据有功控制环生成同步频率，同步频率的积分生成同步角度；
[0009](3)无功控制环配置构网变流器的下垂系数，根据无功控制环生成构网变流器的内电势幅值；
[0010](4)根据(2)中的同步角度对于公共耦合点三相电压、三相电容电压以及三相电流进行park变换获取同步坐标系中的dq轴分量；
[0011](5)根据内电势幅值和电容电压，通过虚拟阻抗生成电流的dq轴指令；
[0012](6)结合电流的PI控制、前馈控制以及负序补偿的直接谐振控制，生成构网变流器的调制电压。
[0013]所述的步骤(1)中根据以下算式计算功率；
[0014][0015][0016]其中：V
cα
V
cβ
分别为三相电压的αβ分量，I
α
I
β
分别为三相电流的αβ分量。
[0017]所述的步骤(2)中，根据以下算式获取同步频率和同步角度：
[0018][0019][0020]其中：P
ref
是有功功率给定值，J是构网变流器的惯量，D是构网变流器的阻尼系数；ω
n
是构网变流器的额定角频率，ω是构网变流器实际输出的角频率，θ是构网变流器的同步角度。
[0021]所述的步骤(3)中，根据以下计算表达式生成构网变流器的内电势dq轴分量参考值：
[0022]V
dref
＝V
n
+k
q
(Q
ref
‑
Q)
[0023]V
qref
＝0
[0024]其中：V
dref
和V
qref
分别为构网变流器的内电势dq轴分量参考值，V
n
为逆变器的额定相电压峰值，Q
ref
为给定的无功功率参考量，k
q
为无功环下垂系数；
[0025]所述的步骤(4)中，根据以下算式获取公共耦合点三相电压、三相电容电压以及三相电流在同步旋转坐标系下的dq轴分量；
[0026][0027][0028][0029]其中V
pcca V
pccb V
pccc
分别为公共耦合点的三相电压，V
ca V
cb V
cc
分别为构网变流器电容的三相电压，I
a I
b I
c
分别为构网变流器的三相电流；
[0030]所述的步骤(5)中，根据以下算式获取构网变流器电流的dq轴指令；
[0031][0032][0033]其中：V
cd
和V
cq
分别为电容电压的dq轴分量，L
v
为虚拟电感，R
v
为虚拟导纳，I
dref
和I
qref
分别为逆变器电流的dq轴参考值。
[0034]所述的步骤(6)中，根据以下表达式获取构网变流器的调制电压：
[0035][0036][0037]其中：k
p
和k
i
分别为电流环PI控制器的比例和积分系数，ω
c
是谐振控制器的带宽，k
r
是谐振控制器的增益，ω
ff
是前馈低通滤波器的截止角频率。
[0038]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0039]1)无需采用正负序锁相环技术对公共耦合点的三相电压进行相位估计，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同步频率自适应谐振的构网变流器负序电压补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、采集构网变流器的三相电容电压、逆变器侧三相电流；S2、通过Clark变换确定三相电容电压在静止α
‑
β坐标系中的分量V
cα、
V
cβ
，和三相电流在静止α
‑
β坐标系中的分量I
α、
I
β
；S3、计算有功功率P和无功功率Q，公式如下：S4、有功控制环配置构网变流器的惯量和阻尼系数，根据有功控制环生成同步频率，同步频率的积分生成同步角度；S5、无功控制环配置构网变流器的下垂系数，根据无功控制环生成构网变流器的内电势幅值；S6、根据步骤S4得到的构网变流的同步角度，对于公共耦合点三相电压、三相电容电压以及三相电流进行park变换，获取同步坐标系中的dq轴分量；S7、根据步骤S5得到内电势幅值和步骤S6得到的电容电压，通过虚拟阻抗生成构网变流器电流的dq轴指令；S8、结合电流的PI控制、前馈控制以及负序补偿的直接谐振控制，生成构网变流器的调制电压。2.根据权利要求1所述的构网变流器负序电压补偿方法，其特征在于：所述的步骤4，根据以下公式获取同步频率和同步角度：据以下公式获取同步频率和同步角度：其中：P
ref
是有功功率给定值，J是构网变流器的惯量，D是构网变流器的阻尼系数；ω
n
是构网变流器的额定角频率，ω是构网变流器实际输出的角频率，θ是构网变流器的同步角度，s表示积分器。3.根据权利要求1所述的构网变流器负序电压补偿方法，其特征在于：所述的步骤S5生成构网变流器的内电势dq轴分量参考值，公式如下：V
dref
＝V
n
+k
q
(Q
ref
‑
Q)V
qref
＝0其中：V
dref...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴超，赵统，王勇，蒋顺平，黄秋燕，王涛，宋良全，李小兵，张秀娟，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：