[发明专利]一种基于控制模式切换的并网逆变器低电压穿越控制方法

说明书

本发明公开一种基于控制模式切换的并网逆变器低电压穿越控制方法，电网正常运行时，并网逆变器采用VSG控制模式，在PR电流控制模式中获取电网电压dq轴正、负序分量及输出三相调制波的相位角，并将相位角跟随并网逆变器输出电压相位角；电网发生故障时，计算电流dq轴正、负序分量的给定，从而由反旋转变换得到静止坐标系下的电流给定值，再经PR电流控制器产生电压信号，进而将并网逆变器由VSG控制模式快速切换至PR电流控制模式；待故障结束后，选择合适时机将并网逆变器由PR电流控制模式切换回VSG控制模式。本发明能够实现并网逆变器控制模式平滑切换，同时限制并网冲击电流，并向电网提供无功功率，从而实现电网故障下虚拟同步发电机的低电压穿越。

技术领域

本发明属于并网逆变器控制技术领域，尤其涉及一种基于控制模式切换的并网逆变器低电压穿越控制方法。

背景技术

当前对并网逆变器的研究大多在电网电压正常的情况下，较少文章提到并网逆变器在电网故障下的运行情况，有文献提出通过模式切换来实现并网逆变器的低电压穿越，通过电流作为状态跟随器实现控制模式平滑切换，电网发生故障期间使用传统的低电压穿越实现电流的限流和无功功率的支撑，这个方法虽然能够实现VSG的低电压穿越，但是其方法复杂。也有加入了电流环，通过功角方面加强VSG惯性及低电压穿越的能力，此方案分析较为全面，且通过仿真进行验证故障期间电流的冲击能够限制住，但是该方法参数较多，工程上不易实现。通过虚拟电阻的技术和相量限流的技术，分别去对VSG的故障电流暂态及稳态进行了限制，能够有效保障VSG发生对称故障时机组的安全及可靠的运行，但是该种方法当前在不对称故障下较难实现。

综上所述，通过VSG技术控制的并网逆变器在电网发生故障时缺少限制电流及提供无功支持的能力，即由于VSG技术本身的控制特点引起了低电压的穿越能力较低。因此，提出基于PR(比例谐振)电流控制器的算法模式，与虚拟同步发电机(VSG)的控制算法模式的平滑切换，从而实现电网故障下虚拟同步发电机的低电压穿越。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种基于控制模式切换的并网逆变器低电压穿越控制方法，包括以下步骤：

一种基于控制模式切换的并网逆变器低电压穿越控制方法，包括以下步骤：

S1：电网正常运行状态下，采用VSG控制模式控制并网逆变器，同时在PR电流控制模式中一方面利用双旋转坐标系正负序解耦的锁相环DDSRF-PLL实时采集电网电压u_gabc并进行正、负序分量的分离、解耦，得到电网电压dq轴正、负序分量；另一方面使用锁相环获得PR电流控制模式输出三相调制波的相位角θ_i，并将θ_i作为负反馈使其跟随并网逆变器输出电压的相位角θ_o；

S2：当电网发生故障时，根据电网电压dq轴正、负序分量与并网逆变器输出的有功功率、无功功率之间的关系分别计算出电流dq轴正、负序分量的给定；

S3：将获得的电流dq轴分量的正、负序分量给定以及相位角θ_i进行反旋转变换得到静止坐标系下的电流给定值，同时引入并网逆变器实际输出电流作为负反馈，再经过PR电流调节器产生电压信号，并作用于空间矢量脉宽调制SVPWM，从而将并网逆变器的控制模式由VSG控制模式快速切换至PR电流控制模式；

S4：待电网故障结束后50-200ms内，选择合适的时机将并网逆变器控制模式由PR电流控制模式切换回VSG控制模式。

进一步，所述S1中得到解耦后的电压dq轴正、负序分量为

进一步，所述S2中得到的电流dq轴正、负序分量的给定为

进一步，所述S2中电流dq轴分量的正、负序分量的给定，根据控制目标不同，得到的电流给定也不同，常见控制目标有：①输出的三相电流对称，②输出的无功功率恒定，③输出的有功功率恒定。