一种提高下垂控制构网型并网逆变器暂态稳定性的控制方法及并网逆变器技术

本申请公开了一种提高下垂控制构网型并网逆变器暂态稳定性的控制方法及并网逆变器。该并网逆变器包含功率主电路、控制器；LC输出滤波器通过公共耦合点PCC点与电网耦接；控制器由级联的下垂控制器和输出电压控制器组成；下垂控制器包含反馈回路，用于将输出电压幅值与参考V0的差值按K

【技术实现步骤摘要】
一种提高下垂控制构网型并网逆变器暂态稳定性的控制方法及并网逆变器


[0001]本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种提高下垂控制构网型并网逆变器暂态稳定性的控制方法及并网逆变器。

技术介绍

[0002]随着可再生能源比例的增加，连接发电单元与电网的电力电子变流器也得到了广泛应用。并网逆变器作为直流电源和交流电源之间的桥梁，对系统的安全稳定起着重要作用。并网逆变器通常采用脉冲宽度调制策略，因此需要滤波器滤除开关谐波。在相同滤波效果下，LC型滤波器比单L滤波器体积更小，经济效率更高，因此被广泛地使用。
[0003]目前保证系统稳定性可通过两种方式：一种为更改构网型并网逆变器的功率参考指令值，另一种则为更改控制回路结构。然而，第一种方式会影响逆变器的稳态工作性能，使得单台逆变器能输出的有功功率降低，相同功率等级下需要更多数目的逆变器才能提供足额的有功功率，造成成本的增加。而第二种方式的增强能力有限，在面对电网故障较为严重的场景下，依然存在系统振荡，甚至出现不稳定的风险。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种提高下垂控制构网型并网逆变器暂态稳定性的控制方法及并网逆变器，可减少系统的展开电压降，从而减少电网组成的系统产生振荡的情况，提高系统的稳定性和可靠性。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种提高下垂控制构网型并网逆变器暂态稳定性的控制方法，所述并网逆变器包含相互耦接的三相逆变桥和LC输出滤波器，所述LC输出滤波器通过公共耦合点PCC与电网耦接；
[0006]所述方法包括：
[0007]检测所述LC输出滤波器中滤波电容电压v
o_abc
、所述LC输出滤波器中滤波电感电流i
L_abc
和电网电流i
g_abc
并进行坐标变换得到dq坐标系下所述滤波电容电压v
o_dq
、所述滤波电感电流i
L_dq
和所述电网电流i
g_dq
；
[0008]根据所述dq坐标系下所述滤波电容电压v
o_dq
和所述电网电流i
g_dq
，计算并网逆变器输出的有功功率P和无功功率Q；
[0009]根据有功功率P、有功功率参考P0、输出电压角频率参考ω0和有功频率下垂系数K
p
，计算输出电压控制器相角θ，并将所述输出电压控制器相角θ作为坐标变换与反变换的参考角；
[0010]通过反馈回路将输出电压幅值与参考V0的差值按K
f
的比例系数反馈至无功功率参考Q0端，结合所述无功功率Q计算得到输出电压控制器幅值指令V；
[0011]根据所述输出电压控制器幅值指令V，计算得到输出电压控制器指令值v
od_ref
和v
oq_ref
；
[0012]根据所述dq坐标系下的滤波电容电压v
o_dq
，所述输出电压控制器指令值v
o_dq_ref
及所述滤波电感电流i
L_dq
输出所述dq坐标系下的调制波信号v
mod_dq
；
[0013]将所述调制波信号v
mod_dq
反坐标变换得到adc坐标系下的调制波信号v
mod_abc
，并经脉冲宽度调制，生成控制信号。
[0014]可选的，所述通过反馈回路将输出电压幅值与参考V0的差值按K
f
的比例系数反馈至无功功率参考Q0端，结合所述无功功率Q计算得到输出电压控制器幅值指令V，包括：根据无功功率Q、无功功率参考Q0、输出电压幅值参考V0、无功电压下垂系数K
q
和电压差反馈系数K
f
，得到输出电压控制器幅值指令V：
[0015][0016]可选的，所述根据所述dq坐标系下所述滤波电容电压v
o_dq
和所述电网电流i
g_dq
，计算并网逆变器输出的有功功率P和无功功率Q，包括:
[0017]根据如下公式计算出并网逆变器输出的有功功率P和无功功率Q：
[0018]P＝v
od
i
gd
+v
oq
i
gq
[0019]Q＝v
oq
i
gd
‑
v
od
i
gq
[0020]其中，v
od
和v
oq
为v
o_dq
的所述dq坐标系的坐标值。
[0021]可选的，所述输出电压控制器相角θ为：
[0022][0023]其中，1/s为积分环节，K
p
为有功频率下垂系数。
[0024]可选的，所述根据所述dq坐标系下的滤波电容电压v
o_dq
，所述输出电压控制器指令值v
o_dq_ref
及所述滤波电感电流i
L_dq
输出所述dq坐标系下的调制波信号v
mod_dq
，包括：
[0025]根据所述dq坐标系下的滤波电容电压v
o_dq
，所述输出电压控制器指令值v
o_dq_ref
得到电容电压误差信号(v
o_dq_ref
‑
v
o_dq
)；
[0026]经过电压控制器G
v
闭环调节后得到滤波电感电流的指令值i
L_dq_ref
；
[0027]根据所述滤波电感电流i
L_dq
形成电流环控制，将误差i
L_dq_ref
‑
i
L_dq
送入电流调节器G
i
闭环调节后得到dq坐标系下的调制波信号v
mod_dq
。
[0028]可选的，所述根据所述输出电压控制器幅值指令V，计算得到输出电压控制器指令值v
od_ref
和v
oq_ref
，包括：
[0029]v
od_ref
＝V
[0030]v
oq_ref
＝0。
[0031]第二方面，本申请实施例提供了一种并网逆变器，所述并网逆变器包含功率主电路、与所述功率主电路耦合的控制器；所述功率主电路包含相互耦接的三相逆变桥和LC输出滤波器，所述LC输出滤波器通过公共耦合点PCC与电网耦接；
[0032]所述控制器由连接的下垂控制器和输出电压控制器组成；
[0033]其中，所述下垂控制器包含反馈回路，将输出电压幅值与参考V0的差值按K
f
的比例系数反馈至无功功率参考Q0端，结合所述无功功率Q计算得到输出电压控制器幅值指令V；
[0034]所述输出电压控制器，用于：
[0035]根据所述输出电压控制器幅值指令V，计算得到输出电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高下垂控制构网型并网逆变器暂态稳定性的控制方法，其特征在于，所述并网逆变器包含相互耦接的三相逆变桥和LC输出滤波器，所述LC输出滤波器通过公共耦合点PCC与电网耦接；所述方法包括：检测所述LC输出滤波器中滤波电容电压v
o_abc
、所述LC输出滤波器中滤波电感电流i
L_abc
和电网电流i
g_abc
并进行坐标变换得到dq坐标系下所述滤波电容电压v
o_dq
、所述滤波电感电流i
L_dq
和所述电网电流i
g_dq
；根据所述dq坐标系下所述滤波电容电压v
o_dq
和所述电网电流i
g_dq
，计算并网逆变器输出的有功功率P和无功功率Q；根据所述有功功率P、有功功率参考P0、输出电压角频率参考ω0和有功频率下垂系数K
p
，计算输出电压控制器相角θ，并将所述输出电压控制器相角θ作为坐标变换与反变换的参考角；通过反馈回路将输出电压幅值与参考V0的差值按K
f
的比例系数反馈至无功功率参考Q0端，结合所述无功功率Q计算得到输出电压控制器幅值指令V；根据所述输出电压控制器幅值指令V，计算得到输出电压控制器指令值v
od_ref
和v
oq_ref
；根据所述dq坐标系下的滤波电容电压v
o_dq
，所述输出电压控制器指令值v
o_dq_ref
及所述滤波电感电流i
L_dq
输出所述dq坐标系下的调制波信号v
mod_dq
；将所述调制波信号v
mod_dq
反坐标变换得到adc坐标系下的调制波信号v
mod_abc
，并经脉冲宽度调制，生成控制信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过反馈回路将输出电压幅值与参考V0的差值按K
f
的比例系数反馈至无功功率参考Q0端，结合所述无功功率Q计算得到输出电压控制器幅值指令V包括:根据无功功率Q、无功功率参考Q0、输出电压幅值参考V0、无功电压下垂系数K
q
和电压差反馈系数K
f
，得到输出电压控制器幅值指令V：3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述dq坐标系下所述滤波电容电压v
o_dq
和所述电网电流i
g_dq
，计算并网逆变器输出的有功功率P和无功功率Q，包括:根据如下公式计算出并网逆变器输出的有功功率P和无功功率Q：P＝v
od
i
gd
+v
oq
i
gq
Q＝v
oq
i
gd
‑
v
od
i
gq
其中，v
od
和v
oq
为v
o_dq
的所述dq坐标系的坐标值。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述输出电压控制器相角θ为：其中，1/s为积分环节，K
p
为有功频率下垂系数。
5.根据权利要求1
‑
3任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昊，王学华，王诚，陈夏，李巍巍，韦甜柳，何智鹏，喻松涛，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：