具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法及逆变器技术

本发明专利技术公开了一种具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法及逆变器。该方法包括：建立三相静止对称坐标系的数学模型；通过坐标变换将三相静止对称坐标系转换成两相旋转坐标系；在等幅值变换条件下，计算逆变器的瞬时功率；根据瞬时功率与额定功率的偏差计算自适应下垂系数；根据自适应下垂系数计算频率偏差，进而通过坐标变换得到三相参考电压；根据三相参考电压，以电流负反馈作为内环，以电压负反馈作为外环；通过SVPWM方法调节逆变器的输出电压。本发明专利技术通过瞬时功率偏差得到自适应下垂系数，进而模拟同步发电机特性实现一次频率调节，实现自适应下垂系数根据瞬时功率偏差进行自动调节，能够快速稳定的模拟同步发电机特性进行一次频率调节。进行一次频率调节。进行一次频率调节。

【技术实现步骤摘要】
具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法及逆变器


[0001]本专利技术属于逆变器
，更具体地，涉及一种具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法及逆变器。

技术介绍

[0002]随着国民经济的高速发展和国内外能源供应日益紧张，电能的开发和利用显得尤为重要。目前，国内外都在大力开发新能源，如太阳能、风能、潮汐能发电等。一般情况下，这些新型发电装置输出不稳定的直流电，不能直接供给给需要交流电的用户使用。为此，需要将直流电变换成交流电，并在需要时并入电网。这种DC
‑
AC变换需要逆变技术来实现。
[0003]脉冲宽度调制(PWM)是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法，通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。其原理为：大小、波形不相同的窄脉冲变量，作用于惯性系统时，只要它们的冲量对时间的积分相等，则它们所形成的电流响应就相同，因此也称为“冲量等效”原理。其主要应用于电力电子技术行业，包括风力发电、电机调速、直流供电等领域，由于其四象限变流的特点，可以反馈再生制动的能量，对于节能减排具有积极地意义。
[0004]随着机组总功率和容量规模日益增大，受机械惯性和爬坡速率限制，无法及时准确响应调度中心下达的动作指令，使得常规机组对功率变化的响应时滞较长，响应精度低。
[0005]下垂控制是模拟同步发电机参与一次调频的频率下垂特性，将与系统频率偏差成比例的有功功率增量加入转子侧有功功率控制环节，从而减小系统频率稳态误差。但下垂控制也存在局限性，由于线缆阻抗的存在，传统下垂控制就存在电压偏差和电流分配精度之间的矛盾，导致一次调频过程无法兼顾快速性和稳定性的问题。
[0006]公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提出一种具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法及逆变器，实现自适应下垂系数能够根据瞬时功率偏差自动进行调节，提高了一次调频的快速性和稳定性。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提出了一种具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法及逆变器。
[0009]根据本专利技术的第一方面，提出了一种具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法，包括：
[0010]建立逆变器的三相静止对称坐标系的数学模型；
[0011]通过坐标变换将所述三相静止对称坐标系转换成两相旋转坐标系；
[0012]在等幅值变换条件下，计算所述逆变器的瞬时功率；
[0013]根据所述瞬时功率与额定功率的偏差计算自适应下垂系数；
[0014]根据所述自适应下垂系数计算频率偏差，进而通过坐标变换得到三相参考电压；
[0015]根据所述三相参考电压，以电流负反馈作为内环，以电压负反馈作为外环，所述电流负反馈与所述电压负反馈串联连接；
[0016]通过SVPWM方法调节所述逆变器的输出电压。
[0017]可选地，所述坐标变换的方法包括：
[0018]以功率不变法和合成磁动势不变法将所述三相静止对称坐标系转换成所述两相旋转坐标系。
[0019]可选地，所述坐标变换的变换矩阵为：
[0020][0021][0022]其中，T
abc
‑
dq
为三相静止对称坐标系转变为两相旋转坐标系的变换矩阵，θ为功角，T
dq
‑
abc
为两相旋转坐标系转变为三相静止对称坐标系的变换矩阵。
[0023]可选地，根据所述两相旋转坐标系的变量，电容支路上的电压电流方程为：
[0024][0025]其中，T
dq
‑
abc
为两相旋转坐标系转变为三相静止对称坐标系的变换矩阵，i
d
为两相旋转坐标系的第一电流分量，i
q
为两相旋转坐标系的第二电流分量，C为电容，u
od
为电容支路在两相旋转坐标系的第一电压分量，u
oq
为电容支路在两相旋转坐标系的第二电压分量，i
od
为电容支路在两相旋转坐标系的第一电流分量，i
oq
为电容支路在两相旋转坐标系的第二电流分量，ω为角速度。
[0026]可选地，所述两相旋转坐标系中的电压电流方程为。
[0027][0028][0029]其中，i
d
为两相旋转坐标系的第一电流分量，i
q
为两相旋转坐标系的第二电流分量，C为电容，u
od
为电容支路在两相旋转坐标系的第一电压分量，u
oq
为电容支路在两相旋转坐标系的第二电压分量，i
od
为电容支路在两相旋转坐标系的第一电流分量，i
oq
为电容支路在两相旋转坐标系的第二电流分量，ω为角速度。
[0030]可选地，对所述两相旋转坐标系中的电压电流方程进行拉普拉斯变换：
[0031]i
d
＝
‑
ωCu
oq
+sCu
od
+i
od
；
[0032]i
q
＝ωCu
od
+sCu
oq
+i
oq
；
[0033][0034][0035]其中，i
d
为两相旋转坐标系的第一电流分量，i
q
为两相旋转坐标系的第二电流分量，C为电容，u
od
为电容支路在两相旋转坐标系的第一电压分量，u
oq
为电容支路在两相旋转坐标系的第二电压分量，i
od
为电容支路在两相旋转坐标系的第一电流分量，i
oq
为电容支路在两相旋转坐标系的第二电流分量，ω为角速度。
[0036]可选地，所述瞬时功率包括：
[0037]有功瞬时功率和无功瞬时功率；
[0038]所述有功瞬时功率的计算表达式为：
[0039][0040]所述无功瞬时功率的计算表达式为：
[0041][0042]其中，P1为有功瞬时功率，Q1为无功瞬时功率，i
d
为两相旋转坐标系的第一电流分量，i
q
为两相旋转坐标系的第二电流分量，u
d
为两相旋转坐标系中的第一电压分量，u
q
为两相旋转坐标系中的第二电压分量。
[0043]可选地，所述自适应下垂系数的计算表达式为：
[0044]K
Pt
＝K
P
f(P)；
[0045]K
Qt
＝K
Q
g(Q)；
[0046][0047][0048]其中，K
Pt
为有功功率的自适应下垂系数，K...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法，其特征在于，包括：建立逆变器的三相静止对称坐标系的数学模型；通过坐标变换将所述三相静止对称坐标系转换成两相旋转坐标系；在等幅值变换条件下，计算所述逆变器的瞬时功率；根据所述瞬时功率与额定功率的偏差计算自适应下垂系数；根据所述自适应下垂系数计算频率偏差，进而通过坐标变换得到三相参考电压；根据所述三相参考电压，以电流负反馈作为内环，以电压负反馈作为外环，所述电流负反馈与所述电压负反馈串联连接；通过SVPWM方法调节所述逆变器的输出电压。2.根据权利要求1所述的具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法，其特征在于，所述坐标变换的方法包括：以功率不变法和合成磁动势不变法将所述三相静止对称坐标系转换成所述两相旋转坐标系。3.根据权利要求2所述的具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法，其特征在于，坐标变换的变换矩阵为：标变换的变换矩阵为：其中，T
abc
‑
dq
为三相静止对称坐标系转变为两相旋转坐标系的变换矩阵，θ为功角，T
dq
‑
abc
为两相旋转坐标系转变为三相静止对称坐标系的变换矩阵。4.根据权利要求3所述的具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法，其特征在于，根据所述两相旋转坐标系的变量，电容支路上的电压电流方程为：其中，T
dq
‑
为两相旋转坐标系转变为三相静止对称坐标系的变换矩阵，i
d
为两相旋转坐标系的第一电流分量，i
q
为两相旋转坐标系的第二电流分量，C为电容，u
od
为电容支路在两相旋转坐标系的第一电压分量，u
oq
为电容支路在两相旋转坐标系的第二电压分量，i
od
为电容支路在两相旋转坐标系的第一电流分量，i
oq
为电容支路在两相旋转坐标系的第二电流分量，ω为角速度。5.根据权利要求4所述的具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法，其特征在于，所述两相旋转坐标系中的电压电流方程为。
其中，i
d
为两相旋转坐标系的第一电流分量，i
q
为两相旋转坐标系的第二电流分量，C为电容，u
od
为电容支路在两相旋转坐标系的第一电压分量，u
oq
为电容支路在两相旋转坐标系的第二电压分量，i
od
为电容支路在两相旋转坐标系的第一电流分量，i
oq
为电容支路在两相旋转坐标系的第二电流分量，ω为角速度。6.根据权利要求5所述的具有自适应下垂系数的逆变器调频控制方法，其特征在于，对所述两相旋转坐标系中的电压电流方程进行拉普拉斯变换：i
d
＝
‑
ωCu
oq
+sCu
od
+i
od
；i
q
＝ωCu
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王安然，袁世通，周旭战，焦爽，秦铭阳，杨宏佳，胡海洋，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：