【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三相四桥臂变流器无感同步并网系统及方法，属于变流器并网。
技术介绍
1、在实际电力系统中，存在一些单相负载和三相不对称负载，四桥臂变流器是为不对称负载供电和并网连接的替代解决方案。随着电力需求的持续上升和环境保护意识的加强，以太阳能和风能为代表的可再生能源受到了越来越多的关注。大力发展清洁能源由此产生的微电网具有在离网、并网状态下稳定运行的能力，能够灵活地在独立运行和并网模式之间切换。
2、但构网型储能变流器在独立运行和并网模式之间切换时可能会引发电流冲击，对微电网的安全稳定性带来危害。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种三相四桥臂变流器无感同步并网系统及方法，在并网时刻可以实现非对称负载下三相四桥臂变流器输出电压幅值与相位与电网保持同步，有效降低了并网时的冲击电流，增强了系统稳定性和电能质量。
2、术语解释：
3、1、vsg：virtual synchronous generator，虚拟同步发电机。
4、2、pcc点：point of common coupling，中文含义为公共连接点，指电网与独立电源之间的接口点。
5、3、pll模块：pll全称为phase-locked loop，中文含义锁相环。
6、4、abc坐标系为三相静止坐标系，αβ坐标系为两相静止坐标系，dq坐标系为两相旋转坐标系，三者之间可以相互变换，由abc坐标系到αβ坐标系的变换称为克拉克变换，其
7、；
8、由abc坐标系到dq坐标系的变换称为帕克变换，其变换矩阵为：
9、，式中， θ为 d轴和 q轴之间的夹角。
10、本专利技术的技术方案如下：
11、一种三相四桥臂变流器无感同步并网系统，包括采样模块、坐标变换模块、正负序分离模块、改进的vsg控制模块、双环控制模块、调制模块、角速度积分模块、相位预同步模块和电压预同步模块；
12、所述采样模块采集得到pcc点电压的a、b、c相电压 u an、 u bn、 u cn，变流器输出的a、b、c三相交流电流 i a、 i b、 i c，变流器流过滤波电感的a、b、c三相交流电流 i la、 i lb、 i lc以及电网输出电压的a、b、c相电压 u ga、 u ga、 u gc；
13、所述坐标变换模块将输入的abc坐标系下的 i la、 i lb、 i lc、 u an、 u bn、 u cn、 i a、 i b和 i c均转换为αβ坐标系的值并输入至双环控制模块；
14、所述正负序分离模块的输入端输入pcc点电压的a、b、c相电压 u an、 u bn、 u cn，以及变流器输出的a、b、c三相交流电流 i a、 i b、 i c，第一输出端输出变流器a、b、c三相正序电流 i a +、 i b +、 i c +并输入至改进的vsg控制模块，第二输出端输出变流器a、b、c三相负序电流 i a -、 i b -、 i c -，第三输出端输出pcc点a、b、c三相正序电压 u an +、 u bn +、 u cn +，第四输出端输出pcc点a、b、c三相负序电压 u an -、 u bn -、 u cn -；
15、所述相位预同步模块内包括pll模块，电网输出电压的a、b、c相电压 u ga、 u ga、 u gc经过pll模块得到电网相角 θ g，pcc点电压的a、b、c相电压 u 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，包括采样模块、坐标变换模块、正负序分离模块、改进的VSG控制模块、双环控制模块、调制模块、角速度积分模块、相位预同步模块和电压预同步模块；
2.根据权利要求1所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，所述改进的VSG控制模块包括四个输入端和四个输出端，第一输入端输入PCC点电压的a、b、c相电压uan、ubn、ucn，第二输入端输入变流器a、b、c三相正序电流ia+、ib+、ic+，第三输入端输入相角差Δθ，第四输入端输入电压差ΔU，第一输出端输出变流器a相的完整电压参考urefa，第二输出端输出变流器b相的完整电压参考urefb，第三输出端输出变流器c相的完整电压参考urefc，并与双环控制块输入端相连；
3.根据权利要求2所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，所述相位预同步模块包括两个输入端和一个输出端，第一输入端输入电网输出电压的a、b、c相电压uga、uga、ugc，首先对uga、uga、ugc进行帕克变换得到ugd、ugq、ug0，将其中的ugq经过一个PI控制器后，与
4.根据权利要求3所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，所述相位预同步模块中的预同步初期引入衰减函数，衰减函数为：
5.根据权利要求4所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，所述电压预同步模块包括两个输入端和一个输出端，第一输入端输入电网输出电压的a、b、c相电压uga、uga、ugc，第二输入端输入PCC点电压的a、b、c相电压uan、ubn、ucn，将uga、uga、ugc的均方根值电压Uga、Ugb、Ugc与uan、ubn、ucn的均方根值电压Ui相减，得到的差值经过PI控制器，PI控制器的输出为电压差ΔU；PI控制器控制Ui和Uga、Ugb、Ugc保持一致，输出的电压差ΔU输入到改进的SG控制模块中，与通过式（1）得到的空载电动势Em相加，改变VSG的空载电动势Em，进而改变了变流器三相的完整电压幅值参考Urefa、Urefb、Urefc，使变流器输出的电压与电网电压保持一致。
6.根据权利要求5所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，所述坐标变换模块包括九个输入端和九个输出端，第一至第三输入端输入PCC点电压的a、b、c相电压uan、ubn、ucn，第四至第六输入端输入a、b、c三相交流电流ia、ib、ic，第七至第九输入端输入流过滤波电感的a、b、c三相交流电流iLa、iLb、iLc；第一至第三输出端输出在αβ坐标系下PCC点电压uα、uβ、u0并输入到双环控制模块，第四至第六输出端输出在αβ坐标系下变流器输出电流iα、iβ、i0并输入到双环控制模块，第七输出端至第九输出端输出在αβ坐标系下变流器流过滤波电感电流iLα、iLβ、iL0并输入到双环控制模块。
7.根据权利要求6所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，所述双环控制模块包括四个输入端和三个输出端，第一至第三输入端分别输入变流器三相系统的完整电压参考urefa、urefb、urefc，第四输入端输入坐标变换模块输出的九个输出量，第一至第三输出端输出变流器未经LC滤波时的三相参考电压并输入至调制模块；
8.根据权利要求7所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，所述调制模块包括六个输入端和八个输出端，第一至第三输出端为变流器未经LC滤波时的三相参考电压，第四输入端为常数，其含义为载波周期，第五输入端为常数，其含义为直流电压幅值，第六输入端为常数，其含义为两倍的采样周期；第一至第八输出端分别对应第一桥臂上下IGBT至第四桥臂上下IGBT的开关信号，使用3D-SVPWM调制，调制模块输出信号分别输入到主电路IGBT的门极，驱动IGBT上下导通。
9.一种基于权利要求8所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统的方法，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，包括采样模块、坐标变换模块、正负序分离模块、改进的vsg控制模块、双环控制模块、调制模块、角速度积分模块、相位预同步模块和电压预同步模块；
2.根据权利要求1所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，所述改进的vsg控制模块包括四个输入端和四个输出端，第一输入端输入pcc点电压的a、b、c相电压uan、ubn、ucn，第二输入端输入变流器a、b、c三相正序电流ia+、ib+、ic+，第三输入端输入相角差δθ，第四输入端输入电压差δu，第一输出端输出变流器a相的完整电压参考urefa，第二输出端输出变流器b相的完整电压参考urefb，第三输出端输出变流器c相的完整电压参考urefc，并与双环控制块输入端相连；
3.根据权利要求2所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，所述相位预同步模块包括两个输入端和一个输出端，第一输入端输入电网输出电压的a、b、c相电压uga、uga、ugc，首先对uga、uga、ugc进行帕克变换得到ugd、ugq、ug0，将其中的ugq经过一个pi控制器后，与100π相加，相加后的和在经过积分后对2π取余，得到的余数即为电网相角θg，输出端输出角频率补偿量δω；
4.根据权利要求3所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，所述相位预同步模块中的预同步初期引入衰减函数，衰减函数为：
5.根据权利要求4所述的三相四桥臂变流器无感同步并网系统，其特征在于，所述电压预同步模块包括两个输入端和一个输出端，第一输入端输入电网输出电压的a、b、c相电压uga、uga、ugc，第二输入端输入pcc点电压的a、b、c相电压uan、ubn、ucn，将uga、uga、ugc的均方根值电压uga、ugb、ugc与uan、ubn、ucn的均方根值电压ui相减，得到的差值经过pi控制器，pi控制器的输出为电压差δu；pi控制器控制ui和uga、ugb、ugc保持一致，输出的电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：李可军，于雅慈，黄振山，刘智杰，苏柏赫，陶冶，申刚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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