一种电网不对称故障时光伏并网逆变器控制方法技术

本发明专利技术涉及一种电网不对称故障时光伏并网逆变器控制方法，在传统控制策略的基础上设计的，增加双同步旋转坐标系解耦网络，改进负序电压、电流的检测方法，快速、精确检测出负序电压、电流并转化为直流量对其进行单独控制，解决了传统光伏并网控制策略在电网不对称故障时不能有效、精确地检测出负序电压、电流并将其转化为直流量加以控制的不足，使光伏并网逆变器在电网发生不对称故障时能快速响应，消除输出电流的负序分量，达到三相平衡且正弦，保证了逆变系统发出的电能质量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，在传统控制策略的基础上设计的，增加双同步旋转坐标系解耦网络，改进负序电压、电流的检测方法，快速、精确检测出负序电压、电流并转化为直流量对其进行单独控制，解决了传统光伏并网控制策略在电网不对称故障时不能有效、精确地检测出负序电压、电流并将其转化为直流量加以控制的不足，使光伏并网逆变器在电网发生不对称故障时能快速响应，消除输出电流的负序分量，达到三相平衡且正弦，保证了逆变系统发出的电能质量。【专利说明】—种电网不对称故障时光伏并网逆变器控制方法
本专利技术涉及一种逆变器控制技术，特别涉及一种基于双同步旋转坐标系解耦网络的电网不对称故障时光伏并网逆变器控制方法。
技术介绍
随着可再生能源发电并网以及直流输电、柔性交流输电系统等的快速发展，基于脉宽调制(pulse width modulation, PWM)控制的并网变流器得到了广泛的应用。而可再生能源中的太阳能凭借其独特的优势一直受到关注，光伏发电已成为国内可再生能源发展战略的重要内容。基于传统PWM控制策略的光伏并网逆变器均是在三相电网平衡的假设条件下设计的，输出电流通过PI调节器能得到快速的无差控制。但是在实际电网不平衡时，由于并网逆变器负序电流及负序电压的存在，必然使控制对象存在2倍频波动，而传统PI调节器只有在控制对象为直流量的时候才能得到高性能的控制效果。因此，在电网不对称故障下，采用传统控制策略将造成交流电流波形发生严重畸变，瞬时功率不平衡等一系列问题，使光伏并网逆变器运行性能恶化，进而影响光伏发电系统发出电能质量。综上所述，为了使光伏并网逆变器在电网电压不对称条件下仍能正常运行，要能快速精确地检测出负序电压、电流，并用把检测到的负序量转换为直流量作为PI调节器的控制对象，因此必须提出相应的控制方案。
技术实现思路
本专利技术是针对在电网发生不对称故障时，传统控制策略下的光伏并网逆变器输出电流畸变，运行性能恶化，发出电能质量降低的问题，提出，在传统控制策略的基础上设计的，改进负序电压、电流的检测方法，达到快速、精确检测出负序电压、电流并转化为直流量对其进行单独控制的目的，保证电能的稳定。本专利技术的技术方案为:，采样单元采集三相电网侧的电压、电流值，送入Clarke变换矩阵进行坐标变换，坐标变换的输出值输出到双同步旋转坐标系解耦网络，经双同步旋转坐标系解耦网络输出的送入双电流闭环控制器，同时光伏阵列输出的直流电压反馈到双电流闭环控制器，双电流闭环控制器输出控制变量通过三相脉冲空间矢量调节器，输出3对两两互补即6路脉冲去控制三相逆变桥电路，双同步旋转坐标系解耦网络解耦步骤如下: 1)采集电网侧三相电压及三相电流通过Clarke变换矩阵得到电压、电流在两相静止坐标系下的值esa、esfi和isa、ise ； 2)步骤I)得到的电压值esa、ese经双同步旋转坐标系解耦网络得到正、负序旋转坐标系下dq轴分量的瞬时平均值^ t、ζ/-.、esr,,经解耦网络内的锁相环得到锁相角Θ ;3)步骤I)得到的电流值isa、ise经双同步旋转坐标系解耦网络得到正、负序旋转坐标系下dq轴分量的瞬时平均值ξ/+ι、is心、Ts,、.4)将、V,,~、,歸4和1.,、l<r'、Trl.1.?作为双电流闭环控制器的输入量，米集光伏阵列直流电压输入双电流闭环控制器的输入量； 5)经双电流闭环控制器，输出在两相静止坐标系下的控制指令Va、V0，经三相脉冲空间矢量调节器得到控制三相逆变桥的3对两两互补的6路脉冲波。所述双同步旋转坐标系解耦网络包括电压解耦网络和电流解耦网络，电压解耦网络内部带有锁相环节，其余结构二者一致，解耦网络包括正序Park变换矩阵、负序Park变换矩阵、dq+1坐标系解耦单元、dq-1坐标系解耦单元、一阶低通滤波器，正序Park变换矩阵将两相垂直静止坐标系α、β转换成以角速度ω逆时针旋转的坐标系d、q，负序Park变换矩阵将两相垂直静止坐标系α、β转换成以角速度ω顺时针旋转的坐标系d、q，三相电压在两相静止坐标系下的分量esa、es0分别经正序Park变换矩阵得到电压在正向同步旋转坐标系dq轴正序分量，经负序Park变换矩阵得到电压在反向同步旋转坐标系dq轴负序分量气^1、，esU+'、输入dq+1坐标系解耦单元，输出正序旋转坐标系下dq轴瞬时分量气爿、，esd-'、丨输入dq 1坐标系解稱单兀，输出负序旋转坐标系下dq轴瞬时分量^rl、isf%，变量，V,、、e*sq.分别通过相同的一阶低通滤波器，得到正序旋转坐标系下dq轴分量的瞬时平均值和负序旋转坐标系下dq轴分量的瞬时平均值*作为双电流闭环控制器的输入值；同样结构的电流解耦网络得到正序旋转坐标系下dq轴分量的瞬时平均值、Tq,,和负序旋转坐标系下dq轴分量的瞬时平均值作为双电流闭环控制器受控指令；电压正序旋转坐标系下dq轴瞬时分量变量经过由PI调节器和积分器组成锁相环节输出锁相角# β所述dq+1坐 标系解耦单元和dcf1坐标系解耦单元为:锁相角#为输入量，正序旋转坐标系下dq轴分量的瞬时平均值作为dcf1坐标系解耦单元的输入量，负序旋转坐标系下dq轴分量的瞬时平均值作为dq+1坐标系解耦单元的输入量，经算式解率禹得到所述tV1、%'1、e^1 '本专利技术的有益效果在于:本专利技术电网不对称故障时光伏并网逆变器控制方法，解决了传统光伏并网控制策略在电网不对称故障时不能有效、精确地检测出负序电压、电流并将其转化为直流量加以控制的不足，使光伏并网逆变器在电网发生不对称故障时能快速响应，消除输出电流的负序分量，达到三相平衡且正弦，保证了逆变系统发出的电能质量；【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术主电路和控制电路原理示意图； 图2为本专利技术双冋步旋转坐标系解f禹网络图； 图3为本专利技术dcf坐标系解耦单元示意图； 图4为本专利技术光伏并网发电一次系统图； 图5为本专利技术三相输出电流、电网电压跌落波形图； 图6为本专利技术输出有功功率、无功功率波形图； 图7为本专利技术dq+1、d^1坐标系下的dq轴电流分量平均值波形图。如图1所示的电网不对称故障光伏并网逆变器控制方案原理图，包括主电路I和控制电路2两部分，主电路I包括光伏阵列3 (PV)、直流母线电容4 (C)、三相逆变桥电路5、交流滤波电感6(L)、三相电网7，控制电路2包括采样单元8、Clarke变换矩阵9、双同步旋转坐标(DSRF)解耦网络10、双电流闭环控制器11、空间矢量脉冲调制模块12 (SVPWM),所述直流母线电容4与光伏阵列3并联，作为直流电压源；其电压应高于电网电压峰值，所述三相逆变桥电路5的输入端与直流母线电容4的两端相连；直流电经三相逆变电路后得到三相交流电，交流滤波电感6与三相逆变桥5的输出端相连；所述三相电网7与滤波电感6相连；采样单元8采集三相电网7侧的电压、电流，经Clarke变换矩阵9将三相静止坐标下的值转换成两相静止坐标下的值，Clarke变换矩阵9的输出值输入到DSRF解耦网络10，经 DSRF 解稱网络 10 输出的 、'U、eS(, I ,丨、、‘-ι 作为`控制指令送入双电流闭环控制器11，并加入直流电压反馈，输出控制变量^、V0通过三相脉冲空间矢量调节器12 (SVPWM)，输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网不对称故障时光伏并网逆变器控制方法，其特征在于，采样单元采集三相电网侧的电压、电流值，送入Clarke变换矩阵进行坐标变换，坐标变换的输出值输出到双同步旋转坐标系解耦网络，经双同步旋转坐标系解耦网络输出的送入双电流闭环控制器，同时光伏阵列输出的直流电压反馈到双电流闭环控制器，双电流闭环控制器输出控制变量通过三相脉冲空间矢量调节器，输出3对两两互补即6路脉冲去控制三相逆变桥电路，双同步旋转坐标系解耦网络解耦步骤如下：1)采集电网侧三相电压及三相电流通过Clarke变换矩阵得到电压、电流在两相静止坐标系下的值、和、；2)步骤1)得到的电压值、经双同步旋转坐标系解耦网络得到正、负序旋转坐标系下dq轴分量的瞬时平均值、、、，经解耦网络内的锁相环得到锁相角θ：3)步骤1)得到的电流值、经双同步旋转坐标系解耦网络得到正、负序旋转坐标系下dq轴分量的瞬时平均值、、、；4)将、、、和、、、作为双电流闭环控制器的输入量，采集光伏阵列直流电压输入双电流闭环控制器的输入量；5)经双电流闭环控制器，输出在两相静止坐标系下的控制指令、，经三相脉冲空间矢量调节器得到控制三相逆变桥的3对两两互补的6路脉冲波。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鑫，易映萍，范丽君，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31