[发明专利]一种新能源并网逆变器自同步电压源控制方法

权利要求书

1.一种新能源并网逆变器自同步电压源控制方法，所述新能源并网逆变器的拓扑包括直流源U_dc、直流侧滤波电容C_dc、三相全桥逆变电路、滤波电感L、滤波电容C₀、并网等效电阻R_g、并网等效电感L_g和三相电网e_a、e_b、e_c，直流侧滤波电容C_dc并接在直流源U_dc和三相全桥逆变电路之间，三相全桥逆变电路串接在直流侧电源U_dc和滤波电感L之间，滤波电容C₀先串联无源阻尼电阻R_C，再并接在滤波电感L和并网等效电阻R_g之间，并网等效电感L_g串接在并网等效电阻R_g和三相电网e_a、e_b、e_c之间；

其特征在于，所述控制方法的步骤如下：

步骤1，采样及坐标变换；

所述采样包括采集以下数据：新能源并网逆变器直流侧滤波电容C_dc处的电压并记为滤波电容电压u_Ca，u_Cb，u_Cc，新能源并网逆变器滤波电感L处的电流并记为桥臂侧电感电流i_La，i_Lb，i_Lc，新能源并网逆变器并网点电压并记为并网电压u_oa，u_ob，u_oc，新能源并网逆变器并网点电流并记为并网电流i_oa，i_ob，i_oc；

所述坐标变换包括对以下数据进行坐标变换：对滤波电容电压u_Ca，u_Cb，u_Cc、桥臂侧电感电流i_La，i_Lb，i_Lc分别进行单同步旋转坐标变换得到滤波电容电压dq分量U_Cd，U_Cq、桥臂侧电感电流dq分量I_Ld，I_Lq；

步骤2，根据步骤1中得到的滤波电容电压dq分量U_Cd，U_Cq，通过微分离散化方程计算滤波电容电流dq分量I_Cd，I_Cq，再根据滤波电容电流dq分量I_Cd，I_Cd和步骤1得到的桥臂侧电感电流dq分量I_Ld，I_Lq，经过输出电流计算方程得到输出电流dq分量I_od，I_oq，并经过有功功率计算方程和无功功率计算方程得到平均有功功率P和平均无功功率Q；

步骤3，根据步骤2中得到的平均有功功率P和新能源并网逆变器给定的有功功率指令P₀，经过功角控制方程得到自同步电压源的角频率ω，所述功角控制方程的表达式如下：

其中，ω₀为新能源并网逆变器给定的有功功率指令P₀时的额定角频率，m为功角控制下垂系数，J为模拟同步发电机机组的虚拟转动惯量，s为拉普拉斯算子；

对自同步电压源的角频率ω积分得到自同步电压源的矢量角θ；

步骤4，根据步骤2中得到的平均无功功率Q和新能源并网逆变器给定的无功功率指令Q₀，经过无功控制方程得到自同步电压源的端电压幅值指令E^*，再根据步骤3中得到的自同步电压源的矢量角θ和端电压幅值指令E^*通过指令合成方程得到自同步电压源的三相端电压指令

所述无功控制方程和指令合成方程的表达式分别如下：

E^*＝U₀+n(Q₀-Q)

其中，U₀为新能源并网逆变器给定无功功率指令Q₀时的额定电压，n为无功-电压下垂系数；

步骤5，根据步骤4中得到的三相端电压指令和步骤1中得到的并网电压u_oa，u_ob，u_oc，通过虚拟阻抗控制方程得到电流指令信号所述虚拟阻抗控制方程的表达式为：

其中，R_v为虚拟电阻，L_v为虚拟电感；

步骤6，将步骤5得到的电流指令信号经过单同步旋转坐标变换得到dq坐标系的电流指令再根据步骤1得到的桥臂侧电感电流dq分量I_Ld，I_Lq和dq坐标系的电流指令通过电流控制方程得到控制信号U_d，U_q，所述电流控制方程的表达式为：

其中，K_p为电流环比例控制系数，K_i电流环积分控制器比例系数，K_ri电流环谐振控制器比例系数，Q_i为电流环准谐振调节器品质因数；

将控制信号U_d，U_q经过单同步旋转坐标反变换得到三相桥臂电压控制信号u_a，u_b，u_c，根据u_a，u_b，u_c生成开关管的PWM控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种新能源并网逆变器自同步电压源控制方法，其特征在于，步骤2中所述平均有功功率P和平均无功功率Q的计算步骤包括：

步骤2.1，计算滤波电容电流dq分量I_Cd，I_Cq；

令滤波电容电压dq分量U_Cd，U_Cq的离散序列为U_Cd(n)，U_Cq(n)，滤波电容电流dq分量I_Cd，I_Cq的离散序列为I_Cd(n)，I_Cq(n)，则计算滤波电容电流的通用的微分离散化方程为：

其中，C为滤波电容C₀的值，T_s为微网逆变器采样频率，K为离散序列点数，n，k为自然数，即n＝0，1，2，3，4......，k＝0，1，2，3，4......；

根据滤波电容电流dq分量I_Cd，I_Cq的离散序列为I_Cd(n)，I_Cq(n)得到滤波电容电流dq分量I_Cd，I_Cq；

步骤2.2，计算输出电流dq分量I_od，I_oq；

根据步骤2.1得到的滤波电容电流dq分量I_Cd，I_Cq，经过输出电流计算方程得到输出电流dq分量I_od，I_oq，所述的输出电流计算方程为：

I_od＝I_Ld-I_Cd

I_oq＝I_Lq-I_Cq

步骤2.3，根据有功功率计算方程和无功功率计算方程计算平均有功功率P和平均无功功率Q；

有功功率计算方程为：

无功功率计算方程为：

其中，Q_pq为功率计算方程品质因数，ω_h为陷波器需要滤除的谐波角频率，τ为一阶低通滤波器的时间常数，h为待滤除的谐波次数。