故障電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種控制方法及系統(tǒng)，尤其涉及一種故障電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的控制方法 及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著新能源發(fā)電技術(shù)的大量應(yīng)用，并網(wǎng)逆變器作為其核心硬件之一，是連接電網(wǎng) 和新能源發(fā)電的接口，由于電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越龐大，工況也變得復(fù)雜，并網(wǎng)逆變器不僅要輸出 有功功率，還要在電網(wǎng)故障時(shí)，需要對(duì)電網(wǎng)輸出一定的無(wú)功功率補(bǔ)償電網(wǎng)電壓，因此，并網(wǎng) 逆變器能夠在電網(wǎng)故障時(shí)具有有功和無(wú)功輸出能力以及正常工作時(shí)調(diào)度輸出有功功率的 能力。
[0003] 為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的定量功率輸出，需要對(duì)電網(wǎng)的電壓的正負(fù)序分量和幅值進(jìn) 行檢測(cè)，為功率計(jì)算提供輸入信號(hào)，功率計(jì)算是為電流控制提供參考電流，并抑制電網(wǎng)故障 的影響。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于電網(wǎng)電壓信號(hào)的提取通過(guò)如下方式進(jìn)行：在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系和靜止 坐標(biāo)系下工作完成，首先將三相電網(wǎng)電壓和電流信號(hào)變換到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，電壓和電流信 號(hào)有交流量變?yōu)橹绷髁?，便于功率?jì)算，同時(shí)采用比例積分控制器，實(shí)現(xiàn)直流反饋量跟蹤給 定功率，再將直流量反變換到靜止坐標(biāo)系下，從而實(shí)現(xiàn)交流信號(hào)的同步信號(hào)檢測(cè)和電流控 制，而在故障狀態(tài)下，需要采用解耦電路來(lái)實(shí)現(xiàn)功率的控制，但是計(jì)算過(guò)程中旋轉(zhuǎn)變換和反 變換以及解耦處理計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，響應(yīng)速度慢，控制精度低，而在靜止坐標(biāo)系中，現(xiàn)有的方 式不能輸出電壓和電流的正負(fù)序分量，從而不利于并網(wǎng)逆變器的精確化控制。
[0005] 因此，需要提出一種新的并網(wǎng)逆變器的控制方法，能夠在靜止坐標(biāo)系中得到正序 電壓分量和負(fù)序電壓分量以及正序電流分量和負(fù)序電流分量，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器 的精確控制，而且大大簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，提高相應(yīng)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種故障電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的控制方法，能夠在靜 止坐標(biāo)系中控制正序電壓分量和負(fù)序電壓分量以及正序電流分量和負(fù)序電流分量，實(shí)現(xiàn)對(duì) 故障電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的精確控制，而且大大簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，提高相應(yīng)速度。
[0007] 本發(fā)明提供的一種電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的控制方法，包括如下步驟：
[0008] S1.獲取故障電網(wǎng)的電壓信號(hào)，將該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成靜止坐標(biāo)系中的α電壓分量 和β電壓分量，并確定正序電壓分量up= u ap+juPp和負(fù)序電壓分量1111= u an+juPn;
[0009] S2.根據(jù)故障電壓信號(hào)的正序電壓分量和負(fù)序電壓分量計(jì)算故障電網(wǎng)電壓的正序 電壓分量和負(fù)序電壓分量的幅值及相位；
[0010] S3.根據(jù)故障電網(wǎng)電壓的正序電壓分量幅值、負(fù)序電壓分量幅值、相位以及設(shè)定功 率計(jì)算控制電流的正序電流分量和負(fù)序電流分量；
[0011] S4.根據(jù)控制電流的正序電流分量和負(fù)序電流分量輸出調(diào)制信號(hào)并形成PWM控制 信號(hào)并控制并網(wǎng)逆變器動(dòng)作輸出并網(wǎng)電流。
[0012] 進(jìn)一步，步驟S2中，根據(jù)如下公式計(jì)算故障電壓信號(hào)的正序電壓分量幅值、負(fù)序 電壓分量幅值以及相位：
[0016] Θ n= arctan(u Pn/uan);其中Up表示正序分量幅值，U n表示負(fù)序分量幅值，θ p表 示正序分量的相位，^表示負(fù)序分量的相位，u ap為a分量的正序分量，uPp表示β分量 的正序分量，uan表不a分量的負(fù)序分量，11{!11表不β分量的負(fù)序分量。
[0017] 進(jìn)一步，步驟S3中，控制電流的正序電流分量和負(fù)序電流分量按照如下公式計(jì) 算：
[0020] 其中，u/是u ρ的共輒復(fù)數(shù)，U，是u η的共輒復(fù)數(shù)，Ρ和Q分別為給定有功功率和無(wú) 功功率分量。
[0021] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種故障電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)，包括：
[0022] 電壓信號(hào)提取單元，用于獲取故障電網(wǎng)的電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為復(fù)變量 的正序電壓分量和負(fù)序電壓分量，并計(jì)算出正序電壓分量幅值、負(fù)序電壓分量幅值以及相 位；
[0023] 功率計(jì)算單元，用于接收電壓信號(hào)提取單元輸出的正序電壓分量幅值、負(fù)序電壓 分量幅值以及相位，并結(jié)合給定功率計(jì)算控制電流的正序電流分量和負(fù)序電流分量；
[0024] 電流控制單元，用于接收控制電流的正序電流分量和負(fù)序電流分量并輸出PWM信 號(hào)控制并網(wǎng)逆變器的動(dòng)作。
[0025] 進(jìn)一步，電壓信號(hào)提取單元根據(jù)如下方式將故障電網(wǎng)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成正序電壓 分量和負(fù)序電壓分量：
[0026] 將故障電網(wǎng)的電壓轉(zhuǎn)換成在靜止坐標(biāo)系中的a電壓分量和β電壓分量，并按照α電壓分量的正序電壓分量和負(fù)序電壓分量以及β電壓分量的正序電壓分量和負(fù)序電壓 分量計(jì)算正序電壓分量和負(fù)序電壓分量的幅值與相位：
[0030] Θ n= arctan(u Pn/uan);其中Up表示正序分量幅值，U n表示負(fù)序分量幅值，Θ |5表 示正序分量的相位，^表示負(fù)序分量的相位，u αρ為a分量的正序分量，uPp表示β分量 的正序分量，uan表不a分量的負(fù)序分量，11{!11表不β分量的負(fù)序分量。
[0031] 進(jìn)一步，功率計(jì)算單元按照如下公式計(jì)算控制電流的正序電流分量和負(fù)序電流分 量：
[0034] 其中，u/是u ρ的共輒復(fù)數(shù)，u，是u η的共輒復(fù)數(shù)，Ρ和Q分別為給定有功功率和無(wú) 功功率分量。
[0035] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的故障電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的控制方法，無(wú)需在計(jì)算 過(guò)程中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換以及其反變換，也不需要在控制過(guò)程中進(jìn)行解耦控制，能夠 在靜止坐標(biāo)系中控制正序電壓分量和負(fù)序電壓分量以及正序電流分量和負(fù)序電流分量，實(shí) 現(xiàn)對(duì)故障電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的精確控制，而且大大簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，提高相應(yīng)速度。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0037] 圖1為本發(fā)明的原理圖。
[0038] 圖2為本發(fā)明的正序廣義積分器的原理圖。
[0039] 圖3為本發(fā)明的負(fù)序廣義積分器的原理圖。
[0040] 圖4為本發(fā)明的電壓信號(hào)提取單元的原理圖。
[0041] 圖5為本發(fā)明的頻率自適應(yīng)單元的原理圖。
[0042] 圖6為本發(fā)明的電流控制單元原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 圖1為本發(fā)明的原理圖，圖2為本發(fā)明的正序廣義積分器的原理圖，圖3為本發(fā)明 的負(fù)序廣義積分器的原理圖，圖4為本發(fā)明的電壓信號(hào)提取單元的原理圖，圖5為本發(fā)明的 頻率自適應(yīng)單元的原理圖，圖6為本發(fā)明的電流控制單元原理圖，如圖所示，本發(fā)明提供的 一種電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的控制方法，包括如下步驟：
[0044] S1.獲取故障電網(wǎng)的電壓信號(hào)，將該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成靜止坐標(biāo)系中的a電壓分量 和β電壓分量，并確定正序電壓分量Up=Uap+juPp和負(fù)序電壓分量11 11=11。11+加{!11;其中， 由于電網(wǎng)電壓為三相制，因此，在計(jì)算過(guò)程中，將電壓信號(hào)由三相電壓的三個(gè)量表示轉(zhuǎn)換為 由a電壓分量和β電壓分量?jī)蓚€(gè)量進(jìn)行表不，而且a電壓分量和β電壓分量可以表不 成復(fù)變量，從而簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，通過(guò)同步信號(hào)提取單元能夠在在靜止坐標(biāo)系中能夠輸出正 序電壓分量和負(fù)序電壓分量，從而避免了在計(jì)算過(guò)程中旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換以及解耦計(jì)算， 大大簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，提高控制精度；
[0045] S2.根據(jù)故障電壓信號(hào)的正序電壓分量和負(fù)序電壓分量計(jì)算故障電網(wǎng)電壓的正序 電壓分量和負(fù)序電壓分量的幅值及相位；
[0046] S3.根據(jù)故障電網(wǎng)電壓的正序電壓分量幅值、負(fù)序電壓分量幅值、相位以及設(shè)定功 率計(jì)算控制電流的正序電流分量和負(fù)序電流分量；
[0047] S4.根據(jù)控制電流的正序電流分量和負(fù)序電流分量輸出調(diào)制信號(hào)，并形成PWM控 制信號(hào)并控制并網(wǎng)逆變器動(dòng)作輸出并網(wǎng)電流，其中，根據(jù)調(diào)制信號(hào)輸出PWM控制信號(hào)采用 現(xiàn)有技術(shù)即可，在此不加以贅述；通過(guò)本方法的作用，無(wú)需在計(jì)算過(guò)程中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的 變換以及其反變換，也不需要在控制過(guò)程中進(jìn)行解耦控制，能夠在靜止坐標(biāo)系中控制正序 電壓分量和負(fù)序電壓分量以及正序電流分量和負(fù)序電流分量，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障電網(wǎng)情