一种并网换流器瞬时功率控制方法技术

本申请公开了一种并网换流器瞬时功率控制方法，属于电力电子变流技术领域，包括提取两相静止正交坐标系下电网电压和并网电流的正序分量、负序分量；得出并网换流器的瞬时正序、负序有功、无功分量；按照三种不同控制目标，将有功指令和无功指令分解为正序有功指令、负序有功指令、正序无功指令和负序无功指令；利用闭环控制回路分别对正序有功、负序有功、正序无功和负序无功进行调节；产生并网换流器的驱动控制信号，用于并网换流器瞬时功率控制。该方法能在保证控制效果的前提下，提升并网换流器的电网适应能力和跟随能力。并网换流器的电网适应能力和跟随能力。并网换流器的电网适应能力和跟随能力。

【技术实现步骤摘要】
一种并网换流器瞬时功率控制方法


[0001]本申请属于电力电子变流
，具体涉及一种并网换流器瞬时功率控制方法。

技术介绍

[0002]作为新能源发电系统与电网的接口单元，并网换流器控制性能的好坏将直接影响风力发电系统的经济性和可靠性。因此，对并网变流器控制策略的研究一直以来都是众多专家和学者关注的重点。
[0003]现有并网换流器瞬时功率控制方案包括基于开关表的控制方案、预测功率控制方案和基于扩展瞬时功率理论的控制方案。在上述方案中，开关表的使用使得逆变器的开关频率不固定，导致并网电流中出现的谐波频谱也不固定，增加了滤波器的设计难度；预测功率控制方案的控制效果易受逆变器参数波动的影响，鲁棒性较低；基于扩展瞬时功率理论的控制方案主要用在并网换流器以单位功率因数运行的场合，不满足并网换流器变功率因数运行的需要。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本申请的目的在于提供一种并网换流器瞬时功率控制方法，克服现有控制方案的缺陷，在保证控制效果的前提下，提升并网换流器的电网适应能力和跟随能力。
[0005]技术方案：本申请所述的一种并网换流器瞬时功率控制方法，包括：
[0006]提取两相静止正交坐标系下电网电压的正序分量、负序分量和并网电流的正序分量、负序分量；
[0007]得出并网换流器的瞬时正序有功分量、瞬时负序有功分量、瞬时正序无功分量、瞬时负序无功分量；
[0008]按照控制目标，将所述并网换流器的有功指令和无功指令分解为正序有功指令、负序有功指令、正序无功指令和负序无功指令；所述控制目标包括消除所述并网电流中的负序分量、消除有功功率中的二倍频波动、消除无功功率中的二倍频波动；
[0009]利用闭环控制回路分别对正序有功、负序有功、正序无功和负序无功进行调节；
[0010]产生所述并网换流器的驱动控制信号，用于并网换流器瞬时功率控制。
[0011]在一些实施例中，所述电网电压为三相电网电压，所述并网电流为三相并网电流，所述并网换流器为三相并网换流器。
[0012]在一些实施例中，所述并网换流器为基于两电平拓扑电路的电压源型变流器、基于三电平拓扑电路的电压源型变流器或基于多电平拓扑电路的电压源型变流器。
[0013]在一些实施例中，利用正负序分解算法提取所述正序分量和所述负序分量；所述正负序分解算法包括将所述电网电压和并网电流分别经过3/2坐标变换和延时信号消除算法处理。
[0014]在一些实施例中，所述电网电压的正序分量的幅值所述电网电压的负序分量
的幅值按下式计算：
[0015][0016]式中，为所述电网电压正序分量在所述两相静止正交坐标系下的α轴分量，为所述电网电压正序分量在所述两相静止正交坐标系下的β轴分量，为所述电网电压负序分量在所述两相静止正交坐标系下的α轴分量，为所述电网电压负序分量在所述两相静止正交坐标系下的β轴分量。
[0017]在一些实施例中，得出所述并网换流器的所述瞬时正序有功分量、所述瞬时负序有功分量、所述瞬时正序无功分量、所述瞬时负序无功分量，计算公式如下：
[0018][0019][0020]式中，p
01
为所述瞬时正序有功分量，p
02
为所述瞬时负序有功分量，q
01
为所述瞬时正序无功分量，q
02
为所述瞬时负序无功分量；
[0021]为所述并网电流正序分量在所述两相静止正交坐标系下的α轴分量，为所述并网电流正序分量在所述两相静止正交坐标系下的β轴分量，为所述并网电流负序分量在所述两相静止正交坐标系下的α轴分量，为所述并网电流负序分量在所述两相静止正交坐标系下的β轴分量。
[0022]在一些实施例中，所述控制目标按照如下方式切换：
[0023]当所述并网换流器以输出有功功率为主要控制目标时，若所述电网电压负序不平衡度小于门槛值，所述并网换流器按所述消除所述并网电流中的负序分量运行；若所述电网电压负序不平衡度大于所述门槛值，所述并网换流器按所述消除有功功率中的二倍频波动运行；
[0024]当所述并网换流器以输出无功功率为主要控制目标时，若所述电网电压负序不平衡度小于所述门槛值，所述并网换流器按所述消除所述并网电流中的负序分量运行；若所述电网电压负序不平衡度大于所述门槛值，所述并网换流器按所述消除无功功率中的二倍频波动运行；
[0025]当所述并网换流器以输出三相对称并网电流为主要控制目标时，所述并网换流器按所述消除所述并网电流中的负序分量运行。
[0026]在一些实施例中，所述消除并网电流中的负序分量中，所述正序有功指令、负序有功指令、正序无功指令和负序无功指令按照以下公式进行计算：
[0027][0028]式中，P
*
为所述并网换流器的有功指令，Q
*
为所述并网换流器的无功指令，为所述正序有功指令，为所述负序有功指令，为所述正序无功指令，为所述负序无功指令；
[0029]所述消除有功功率中的二倍频波动中，所述正序有功指令、负序有功指令、正序无功指令和负序无功指令按照如下公式进行计算：
[0030][0031]第一变量D1、第二变量D2按下式计算：
[0032][0033]所述消除无功功率中的二倍频波动中，所述正序有功指令、负序有功指令、正序无功指令和负序无功指令按照如下公式进行计算：
[0034][0035]在一些实施例中，所述有功指令由上层控制器下发或由所述并网换流器的直流电压控制环产生，所述无功指令由上层控制器下发或直接设置为0。
[0036]在一些实施例中，所述闭环控制回路包括把功率指令与功率瞬时值之间的差值通过控制器进行调节，并添加解耦分量。
[0037]在一些实施例中，所述差值包括：所述正序有功指令与所述瞬时正序有功分量之间的差值、所述负序有功指令与所述瞬时负序有功分量之间的差值、所述正序无功指令与
所述瞬时正序无功分量之间的差值、所述负序无功指令与所述瞬时负序无功分量之间的差值。
[0038]在一些实施例中，所述控制器包括比例
‑
积分控制器或者比例
‑
积分
‑
谐振控制器。
[0039]在一些实施例中，所述闭环控制回路中，正序有功指令控制回路的解耦分量为+ω
S
Lq
01
，负序有功指令控制回路的解耦分量为
‑
ω
S
Lq
02
，正序无功指令控制回路的解耦分量为
‑
ω
S
Lp
01
，负序无功指令控制回路的解耦分量为+ω
S
Lp
02
；
[0040]其中，ω
S
为电网角频率，L为并网换流器的交流侧滤波电感值。
[0041]在一些实施例中，从所述闭环控制回路的输出结果中提取所述并网换流器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并网换流器瞬时功率控制方法，其特征在于，包括：提取两相静止正交坐标系下电网电压的正序分量、负序分量和并网电流的正序分量、负序分量；得出并网换流器的瞬时正序有功分量、瞬时负序有功分量、瞬时正序无功分量、瞬时负序无功分量；按照控制目标，将所述并网换流器的有功指令和无功指令分解为正序有功指令、负序有功指令、正序无功指令和负序无功指令；所述控制目标包括消除所述并网电流中的负序分量、消除有功功率中的二倍频波动、消除无功功率中的二倍频波动；利用闭环控制回路分别对正序有功、负序有功、正序无功和负序无功进行调节；产生所述并网换流器的驱动控制信号，用于并网换流器瞬时功率控制。2.根据权利要求1所述的并网换流器瞬时功率控制方法，其特征在于，所述并网换流器为基于两电平拓扑电路的电压源型变流器、基于三电平拓扑电路的电压源型变流器或基于多电平拓扑电路的电压源型变流器。3.根据权利要求1所述的并网换流器瞬时功率控制方法，其特征在于，利用正负序分解算法提取所述正序分量和所述负序分量；所述正负序分解算法包括将所述电网电压和并网电流分别经过3/2坐标变换和延时信号消除算法处理。4.根据权利要求1所述的并网换流器瞬时功率控制方法，其特征在于，所述电网电压的正序分量的幅值所述电网电压的负序分量的幅值按下式计算：式中，为所述电网电压正序分量在所述两相静止正交坐标系下的α轴分量，为所述电网电压正序分量在所述两相静止正交坐标系下的β轴分量，为所述电网电压负序分量在所述两相静止正交坐标系下的α轴分量，为所述电网电压负序分量在所述两相静止正交坐标系下的β轴分量。5.根据权利要求4所述的并网换流器瞬时功率控制方法，其特征在于，得出所述并网换流器的所述瞬时正序有功分量、所述瞬时负序有功分量、所述瞬时正序无功分量、所述瞬时负序无功分量，计算公式如下：负序无功分量，计算公式如下：式中，p
01
为所述瞬时正序有功分量，p
02
为所述瞬时负序有功分量，q
01
为所述瞬时正序无功分量，q
02
为所述瞬时负序无功分量；
为所述并网电流正序分量在所述两相静止正交坐标系下的α轴分量，为所述并网电流正序分量在所述两相静止正交坐标系下的β轴分量，为所述并网电流负序分量在所述两相静止正交坐标系下的α轴分量，为所述并网电流负序分量在所述两相静止正交坐标系下的β轴分量。6.根据权利要求1所述的并网换流器瞬时功率控制方法，其特征在于，所述控制目标按照如下方式切换：当所述并网换流器以输出有功功率为主要控制目标时，若所述电网电压负序不平衡度小于门槛值，所述并网换流器按所述消除所述并网电流中的负序分量运行；若所述电网电压负序不平衡度大于所述门槛值，所述并网换流器按所述消除有功功率中的二倍频波动运行；当所述并网换流器以输出无功功率为主要控制目标时，若所述电网电压负序不平衡度小于所述门槛值，所述并网换流器按所述消除所述并网电流中的负序分量运行；若所述电网电压负序不平衡度大于所述门槛值，所述并网换流器按所述消除无功功率中的二倍频波动运行；当所述并网换流器以输出三相对称并网电流为主要控制目标时，所述并网换流器按所述消除所述并网电流中的负序分量运行。7.根据权利要求4所述的并网换流器瞬时功率控制方法，其特征在于，所述消除并网电流中的负序分量中，所述正序有功指令、负序有功指令、正序无功指令和负序无功指令按照以下公式进行计算：式中，P
*
为所述并网换流器的有功指令，Q
*
为所述并网换流器的无功指令，为所述正序有功指令，为所述负序有功指令，为所述正序无功指令，为所述负序无功指令；所述消除有功功率中的二倍频波动中，所述正序...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁庆伟，吴扣林，谢晔源，刘洪德，钱为，王宇，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司常州博瑞电力自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：