[发明专利]具有自适应限流功能的三相四桥臂并网逆变器控制方法

摘要

本发明涉及电力系统保护与控制领域，鉴于对三相四桥臂逆变器分序控制策略下各序限流值的确定缺少相应研究，为提出一种确定各序输出电流上限值的方法，该方法能够保证逆变器平衡电压能力的最大发挥。为此，本发明采用的技术方案是，具有自适应限流功能的三相四桥臂并网逆变器控制方法，在统一的两相同步旋转坐标下计算各相负序和零序电流之和，并根据实际相电流上限值即逆变器电力电子开关器件最大承载电流，计算各序电流的最大值，使逆变器能够在各相电流不超过最大值的情况下发挥最大的平衡电压能力。本发明主要应用于电力系统保护与控制场合。

主权项

1.一种具有自适应限流功能的三相四桥臂并网逆变器控制方法，其特征是，在统一的两相同步旋转坐标下计算各相负序与零序电流之和，并根据实际相电流上限值即逆变器电力电子开关器件最大承载电流，计算各序电流的最大值，使逆变器能够在各相电流不超过最大值的情况下发挥最大的平衡电压能力；具体步骤细化为：步骤A：提取并网点三相电压正、负、零序分量usa(n)，usb(n)，usc(n)及三相输出电流的正、负、零序分量ia(n)，ib(n)，ic(n)，其中n＝1、2、0，分别表示正序、负序、零序；通过锁相环获取正序电压的相位θ1；步骤B：经派克变换，将各序电压、电流变换到同步旋转坐标系d‑q坐标系中：电压变换过程为：式中，usa(n)，usb(n)，usc(n)分别为并网点的三相正、负序电压，usd(n)、usq(n)分别表示正、负序电压在d‑q坐标下的d轴和q轴分量，n＝1,2；usa(0)为并网点零序电压，us′a(0)为零序电压usa(0)滞后π/2后得到的信号，usd(0)、usq(0)分别表示零序电压在d‑q坐标下的d轴和q轴分量；上述变换过程中，正序变换n＝1，取θ＝θ1；负序变换，n＝2，取θ＝‑θ1；零序变换取θ＝θ1；电流变换过程为：式中，ia(n)，ib(n)，ic(n)分别为逆变器输出的三相正、负序电流，id(n)、iq(n)分别表示正、负序电流在d‑q坐标下的d轴和q轴分量，n＝1,2；ia(0)为逆变器输出的零序电流，i′a(0)为零序电流ia(0)滞后π/2后得到的信号，id(0)、iq(0)分别表示零序电流在d‑q坐标下的d轴和q轴分量；上述变换过程中，正序变换n＝1，取θ＝θ1；负序变换，n＝2，取θ＝‑θ1；零序变换取θ＝θ1；步骤C：三序双环比例积分PI控制设计，正序采用功率外环、电流内环控制，内外环之间加装正序限流器；负序和零序采用电压外环，电流内环控制，对外环输出的负序和零序电流参考值求和之后经由负序和零序限流器进行限流；步骤C中正序限流器及负序和零序限流器的实现包括如下具体步骤：步骤1：正负零序d‑q坐标统一，将各相的负序和零序电流参考值从各自的d‑q坐标系中变换到同一个d‑q坐标系即正序d‑q坐标系下，用x‑y表示；各相负序电流参考值的变换公式如下式中，id(2)_ref、iq(2)_ref分别为负序电流参考值的d、q分量，Ia(2)x、Ia(2)y，Ib(2)x、Ib(2)y，Ic(2)x、Ic(2)y分别为a、b、c相负序电流在x‑y坐标系中的坐标；零序电流参考值的变换公式为I(0)x＝id(0)_ref,I(0)y＝iq(0)_ref式中，id(0)_ref、iq(0)_ref分别为零序电流参考值的d、q分量；I(0)x、I(0)y为零序电流在x‑y坐标系中的坐标；步骤2：各相负、零序参考电流求和，求和公式为式中，k代表相a、b、c，I_k(2+0)m表示对应相和电流的幅值，为和电流与x轴的夹角；步骤3：对负序与零序电流之和进行限幅后，分别计算负、零序电流参考值，I′k(2+0)m＝min{Ik(2+0)m,Imax}式中，I′k(2+0)m为经过限幅后的k相负零序电流之和的幅值，Imax逆变器允许输出的最大相电流幅值；为方便描述，令系数则满足和电流限幅的负序和零序电流的x轴和y轴分量为：式中，转换到各自的d‑q坐标系中，并取最小值作为最终的负、零序电流参考值式中，i′d(2)_ref、i′q(2)_ref、i′d(0)_ref、i′q(0)_ref分别为各自d‑q坐标下的满足限流条件的负序和零序分量；步骤4：由已经确定的负零序和电流幅值限制值，求解正序电流限幅值，式中，△θa＝arctan(P/Q),△θb＝△θa+2π/3,△θc＝△θa+4π/3，P和Q分别为逆变器输出的有功和无功参考值；步骤5：正序电流限幅，i′d(1)_ref＝I(1)mcos(iq(1)_ref/id(1)_ref)i′q(1)_ref＝I(1)msin(iq(1)_ref/id(1)_ref)式中，id(1)_ref、iq(1)_ref为正序功率外环输出的正序参考电流的d、q分量，i′d(1)_ref、i′q(1)_ref分别为正序d‑q坐标下的满足限流条件的d、q分量。