【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变流器控制，具体涉及一种基于构网型储能变流器的电压谐波补偿方法。
技术介绍
1、传统化石能源由于其不可再生特性已无法满足人类对能源日益增长的需求，且化石能源的使用也会对环境造成严重影响，不符合可持续发展的战略目标。因此为解决上述问题，通过电力电子接口并网的分布式新能源发电系统得到了快速发展，并且随着装机容量的增加其电力电子化程度也显著提高。但大量电力电子设备的接入会削弱电力系统中发电机所提供的惯量和阻尼，从而影响电力系统的稳定性。因此为维持电力电子化电网的稳定，具备电压和频率支撑特性的构网变流器受到广泛关注。
2、通常分布式新能源发电系统和电网之间距离较远，使得电能传输过程中线路阻抗增加，导致电网的电压特性变弱；此外系统中非线性负载的存在并结合弱电网特性在公共耦合点产生了电压谐波，不仅严重影响构网变流器的输出电能质量，还增加了不必要的电能损耗，甚至会损坏负载中对电能质量要求较高的设备。现有研究仅关注构网变流器的基波电压控制，缺乏对谐波电压抑制能力的探讨，而构网变流器在复杂电网阻抗、非线性负载的应用场景下输出电压会存在较大谐波，无法保障电能质量的相关要求。因此有必要提出具有电压谐波补偿能力的构网变流器控制技术，不仅仅构建基波电压，还具有抑制电压谐波的能力，保证并网点电压的电能质量。文献“多同步旋转坐标系下步进电机谐波电流抑制”提出一种利用多个同步旋转坐标系对谐波电流进行抑制，但是这不可避免的引入多个同步角度的提取以及参考指令电流的计算，这会增加算法的复杂性和参数依赖性。因此有必要构建一种在一个基波坐标系就
技术实现思路
1、针对现有构网技术存在的电压谐波问题，本专利技术提供了一种基于直接重复的构网变流器谐波电压补偿方法，该方法不用谐波分离和检测，避免了谐波电压提取等复杂运算，增强电压谐波控制的快速性和稳定性。
2、一种基于构网型储能变流器的电压谐波补偿方法，包括如下步骤：
3、(1)通过采样获得构网变流器的三相电容电压、开关侧三相电流，然后通过clark变换得到三相电容电压和三相电流在静止αβ坐标系下的α轴分量和β轴分量，并计算有功功率和无功功率；
4、(2)参考同步发电机的频率一次下垂特性曲线作为构网变流器有功功率环的控制方式，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；
5、(3)参考同步发电机的电压下垂特性曲线作为构网变流器无功功率环的控制方式，根据无功控制环生成构网变流器的内电势幅值；
6、(4)基于(2)中所获得的同步角度，通过park变换获取三相电容电压以及三相电流的dq轴分量；
7、(5)根据(3)中所得到的内电势幅值及(4)中所得到的三相电流dq轴分量，结合虚拟阻抗得到给定电压指令的dq轴分量；
8、(6)根据以上计算所得到的给定电压指令和电容电压，经过电压pi环生成电流指令的dq轴分量；
9、(7)结合电流的pi控制、前馈控制以及直接重复控制生成构网变流器的调制电压。
10、所述的步骤(1)中根据以下算式计算功率：
11、
12、
13、其中：vcα和vcβ分别为三相电压的αβ分量，iα和iβ分别为三相电流的αβ分量。
14、所述的步骤(2)中，根据以下算式获取同步频率和同步角度：
15、
16、
17、其中：pref是有功功率给定值，ωlpf_p是有功环低通滤波器的截止频率，mp是有功环下垂系数，ωn是构网变流器的额定角频率，ω是构网变流器输出的同步角频率，θref是构网变流器的同步角度，s是拉普拉斯微分算子。
18、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：
19、
20、eqref＝0
21、其中：qref是无功功率给定值，ωlpf_q是无功环低通滤波器的截止频率，nq是无功环下垂系数，vref是构网变流器的额定相电压峰值，edref、eqref分别为构网变流器的内电势幅值dq轴分量。
22、所述的步骤(4)中，根据以下算式获取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：
23、
24、
25、其中vca、vcb、vcc分别为构网变流器的三相电容电压在静止abc坐标系下的分量，ia、ib、ic分别为构网变流器三相电流在静止abc坐标系下的分量，vcd、vcq分别为三相电容电压在同步旋转坐标系下的dq轴分量，id和iq分别是构网变流器三相电流在同步旋转坐标系下的dq轴分量。
26、所述的步骤(5)中，根据以下算式获取构网变流器电压的dq轴指令：
27、vdref＝edref-rvid+ωnlviq
28、vqref＝eqref-rviq-ωnlvid
29、其中：rv和lv分别是虚拟电阻和虚拟电感，vdref和vqref分别是构网变流器的给定电压指令dq轴分量。
30、所述的步骤(6)中，根据以下算式获取构网变流器电流的dq轴指令：
31、
32、
33、其中：kp_v和ki_v分别是电压环pi控制器的比例系数和积分系数，vcd、vcq分别为三相电容电压在同步旋转坐标系下的dq轴分量，cf是滤波电感，idref、iqref分别为构网变流器的电流dq轴参考值。
34、所述的步骤(7)中，根据以下表达式获取构网变流器的调制电压：
35、
36、
37、其中：kp_i和ki_i分别为电流环pi控制器的比例系数和积分系数，t0是重复控制器的控制周期，根据谐波频率和基波频率确定，如果针对一般的5、7、11、13次谐波，那么t0选取为基波周期的1/6,k是重复控制器的增益，q为重复控制器的滤波系数，ωhpf重复控制器的输出高通滤波器的截止频率，ωff是前馈低通滤波器的截止角频率。
38、本专利技术无需采用谐波锁相环技术对公共耦合点的三相电压进行相位估计，也无需进行复杂的谐波电压分量提取，能够大大减少控制延时，增强系统的快速性及稳定性。此外，本专利技术仅仅在构网变流器的同步旋转坐标系下开展电压电流控制就可以，不用再构建额外的谐波坐标系，大大降低控制系统的复杂性，精简构网变流器的控制代码和降低计算时长。
39、相比传统的双同步旋转坐标系下的通过谐波电流构建的谐波电压控制方法，本专利技术方法不用引入额外的谐波指令电流配置环节，大为简化控制结构，而且由于引入不引入额外的谐波电流控制环节，谐波电压具有更快的动态控制效果，综上所述，本专利技术方法具有简化的控制结构和精准快速的谐波电压控制效果，优于目前已有的传统谐波电压控制策略。本专利技术方法适用于各种采用不同正序基波控制结构的构网变流器。
40、本专利技术方法可以应用于目前常用的两电平或三电平储能变流器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于构网型储能变流器的电压谐波补偿方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的构网变流器控制方法，其特征在于：所述的步骤(1)中计算有功功率何无功功率，公式如下：
3.根据权利要求1所述的构网变流器控制方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，根据有功控制环生成同步角频率ω和同步角度θref，公式如下：
4.根据权利要求1所述的构网变流器控制方法，其特征在于：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：
5.根据权利要求1所述的构网变流器控制方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，根据以下算式获取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：
6.根据权利要求1所述的构网变流器控制方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，根据以下算式获取构网变流器电压的dq轴指令：
7.根据权利要求1所述的构网变流器控制方法，其特征在于：所述的步骤(6)中，根据以下算式获取构网变流器电流的dq轴指令：
8.根据权利要求1所述的构网变流器控制方法，其特征在于：所述的步骤(
...【技术特征摘要】
1.一种基于构网型储能变流器的电压谐波补偿方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的构网变流器控制方法，其特征在于：所述的步骤(1)中计算有功功率何无功功率，公式如下：
3.根据权利要求1所述的构网变流器控制方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，根据有功控制环生成同步角频率ω和同步角度θref，公式如下：
4.根据权利要求1所述的构网变流器控制方法，其特征在于：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：
5.根据权利要求1所述的构...
【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：
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