CN109256812B - 逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法及装置 - Google Patents

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CN109256812B CN201811425633.1A CN201811425633A CN109256812B CN 109256812 B CN109256812 B CN 109256812B CN 201811425633 A CN201811425633 A CN 201811425633A CN 109256812 B CN109256812 B CN 109256812B
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Abstract

本发明公开了一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法，应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，由于微源通过该逆变器接入微电网的直流母线，在获取到逆变器的滤波电流il、输出电压uo、输出电流io以及微电网中所有逆变器的输出电流负序分量的平均值
Figure DDA0001881545290000011
后，通过负序滤波电流参考量
Figure DDA0001881545290000012
和滤波电流负序矢量
Figure DDA0001881545290000013
计算逆变器的负序补偿电压值。通过对连接微电源和直流母线的三相三桥臂结构的逆变器的电压进行负序电压补偿，达到了对直流母线三相电压中的负序电压分量进行补偿的目的，避免了负载发生故障。此外，本发明还公开了一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置，效果如上。

Description

逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法及装置
技术领域
本发明涉及微电网领域，特别涉及一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法及装置。
背景技术
在能源紧缺和环境污染的严峻形势下，近年来，分布式发电技术在研究、开发和利用上都取得了长足的进步。为了充分发挥分布式发电优势和潜能，微电网的概念被提出，微电网指的是由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控以及保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能实现自我控制和管理的自治系统。其中，微电网中包含各种形式的微电源，如太阳能、风能、生物质能等等，而微电网的各种微电源的接口形式对微电网接入大电网的运行具有很大的影响，其中，微电网的微电源的接口形式包括逆变器接口型、口接口型、电压源等效接口型等，目前普遍采用的微电源的接口形式为逆变器接口型。
其中，微电网的微电源通过逆变器型接口接入直流母线，通过直流母线将微电网中的微电源提供的电压提供至各个负载或接入大电网，但是由于环境因素会导致微电源输出至直流母线的电压出现不对称的情况，在直流母线电压不对称时，会出现电压负序分量。直流母线电压不对称时出现的电压负序电压分量会直接影响各负载的正常工作，严重时会导致负载故障，当前对于三相四桥臂结构的逆变器接口型微源而言已经存在相对较成熟的负序电压补偿方法，但是对于三相三桥臂结构的逆变器接口型微源的负序电压补偿研究较少，如此，若不能对三相三桥臂结构的逆变器型微源的负序电压进行补偿，会导致输出至直流母线的电压不对称，直流母线电压不对称时出现的电压负序电压分量会直接影响各负载的正常工作，严重时会导致负载故障。
因此，如何对直流母线的不对称的电压中的负序电压分量进行补偿，以避免负载发生故障是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法及装置，对直流母线的不对称的三相电压中的负序电压分量进行了补偿，避免了负载发生故障。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
第一，本发明实施例提供了一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法，应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，包括：
获取所述逆变器的滤波电流il、输出电压uo和输出电流io；
对所述输出电压uo、所述滤波电流il和所述输出电流io在dq两相旋转坐标系下分别进行解耦，得到dq两相旋转坐标系下的负序电压实际测量值
Figure BDA0001881545270000021
输出电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000022
和滤波电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000023
利用所述负序电压实际测量值
Figure BDA0001881545270000024
和所述输出电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000025
计算第一负序电压补偿矢量；
获取微电网中所有逆变器的输出电流负序矢量的平均值
Figure BDA0001881545270000026
利用比例控制器、所述输出电流负序矢量的平均值
Figure BDA0001881545270000027
和所述输出电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000028
计算所述逆变器的第二负序电压补偿矢量；
将所述第一负序电压补偿矢量和所述第二负序电压补偿矢量进行叠加得到所述逆变器的负序电压补偿参考值
Figure BDA0001881545270000029
依据所述负序电压补偿参考值
Figure BDA00018815452700000210
所述负序电压实际测量值
Figure BDA00018815452700000211
和所述电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000212
计算所述滤波电流的il的负序滤波电流参考量
Figure BDA00018815452700000213
利用所述负序滤波电流参考量
Figure BDA00018815452700000214
和所述滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000215
计算所述逆变器包含负序补偿电压值的调制电压值，以利用所述调制电压值对与所述逆变器连接的直流母线的负序电压进行补偿。
可选的，所述对所述输出电压uo、所述滤波电流il和所述输出电流io在dq两相旋转坐标系下分别进行解耦，得到dq两相旋转坐标系下的负序电压实际测量值
Figure BDA00018815452700000216
输出电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000217
和滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000218
包括：
分别对所述输出电压uo、所述滤波电流il和所述输出电流io进行abc坐标系至dq两相旋转坐标系的坐标转换；
分别对经坐标转换的输出电压uo、滤波电流il和输出电流io通过带阻滤波器进行解耦得到d轴负序输出电压
Figure BDA0001881545270000031
和q轴负序输出电压
Figure BDA0001881545270000032
d轴负序输出电流
Figure BDA0001881545270000033
和q轴负序输出电流
Figure BDA0001881545270000034
d轴负序滤波电流
Figure BDA0001881545270000035
和q轴负序滤波电流
Figure BDA0001881545270000036
所述负序电压实际测量值
Figure BDA0001881545270000037
包含所述d轴负序输出电压
Figure BDA0001881545270000038
和所述输出电压
Figure BDA0001881545270000039
所述输出电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000310
包含所述d轴负序输出电流
Figure BDA00018815452700000311
和所述q轴负序输出电流
Figure BDA00018815452700000312
所述滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000313
包含所述d轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700000314
和所述q轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700000315
可选的，所述利用所述输出电压负序分量
Figure BDA00018815452700000316
和所述输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700000317
计算第一负序电压补偿矢量包括：
依据所述d轴输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700000318
所述q轴输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700000319
和一阶低通滤波器的补偿系数计算负序电压补偿分量；
利用所述输出电压负序分量
Figure BDA00018815452700000320
和所述输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700000321
计算母线负序电压相角；
计算所述负序电压补偿分量和所述母线负序电压相角的乘积，得到所述第一负序电压补偿矢量。
可选的，所述负序电压补偿分量具体可以采用下式计算：
Figure BDA00018815452700000322
其中，F为所述负序电压补偿分量，K为负序电压调节系数，Ts为滤波时间常数，s为拉氏算子。
对应的，所述母线负序电压相角具体可以采用下式计算：
Figure BDA00018815452700000323
其中，B为所述母线负序电压相角，Lg为等效耦合电感、Rg为等效耦合电阻，ω为角频率，Ts为滤波时间常数，s为拉氏算子，j为复数标识。
可选的，所述利用比例控制器、所述输出电流负序矢量的平均值
Figure BDA00018815452700000324
和所述输出电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000325
计算所述逆变器的第二负序电压补偿矢量具体可以采用下式表示：
Figure BDA00018815452700000326
其中，A为所述逆变器的第二负序电压补偿矢量，P为所述比例控制器的比例系数。
第二，本发明实施例提供了一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置，应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，包括：
第一获取模块，用于获取所述逆变器的滤波电流il、输出电压uo和输出电流io；
解耦模块，用于对所述输出电压uo、滤波电流il和所述输出电流io在dq两相旋转坐标系下分别进行解耦，得到dq两相旋转坐标系下的负序电压实际测量值
Figure BDA0001881545270000041
输出电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000042
和滤波电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000043
第一计算模块，用于利用所述负序电压实际测量值
Figure BDA0001881545270000044
和所述输出电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000045
计算第一负序电压补偿矢量；
第二获取模块，用于获取微电网中所有逆变器的输出电流负序矢量的平均值
Figure BDA0001881545270000046
第二计算模块，用于利用比例控制器、所述输出电流负序矢量的平均值
Figure BDA0001881545270000047
和所述输出电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000048
计算所述逆变器的第二负序电压补偿矢量；
叠加模块，用于将所述第一负序电压补偿矢量和所述第二负序电压补偿矢量进行叠加得到所述逆变器的负序电压补偿参考值
Figure BDA0001881545270000049
第三计算模块，用于依据所述负序电压补偿参考值
Figure BDA00018815452700000410
所述负序电压实际测量值
Figure BDA00018815452700000411
和所述电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000412
计算所述滤波电流的il的负序滤波电流参考量
Figure BDA00018815452700000413
第四计算模块，用于利用所述负序滤波电流参考量
Figure BDA00018815452700000414
和所述滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000415
计算所述逆变器的负序补偿电压值，以对与所述逆变器连接的直流母线的负序电压进行补偿。
可选的，所述解耦模块包括：
坐标转换单元，用于分别对所述输出电压uo、所述滤波电流il和所述输出电流io进行abc坐标至dq两相旋转坐标系的坐标转换；
解耦单元，用于分别对经坐标转换的输出电压uo、滤波电流il和输出电流io通过带阻滤波器进行解耦得到d轴负序输出电压
Figure BDA00018815452700000416
和q轴负序输出电压
Figure BDA00018815452700000417
d轴负序输出电流
Figure BDA0001881545270000051
和q轴负序输出电流
Figure BDA0001881545270000052
d轴负序滤波电流
Figure BDA0001881545270000053
和q轴负序滤波电流
Figure BDA0001881545270000054
所述负序电压实际测量值
Figure BDA0001881545270000055
包含所述d轴负序输出电压
Figure BDA0001881545270000056
和所述输出电压
Figure BDA0001881545270000057
所述电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000058
包含所述d轴负序输出电流
Figure BDA0001881545270000059
和所述q轴负序输出电流
Figure BDA00018815452700000510
所述滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000511
包含所述d轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700000512
和所述q轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700000513
可选的，所述第一计算模块包括：
第一计算单元，用于依据所述d轴输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700000514
所述q轴输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700000515
和一阶低通滤波器的补偿系数计算负序电压补偿分量；
第二计算单元，用于利用所述输出电压负序分量
Figure BDA00018815452700000516
和所述输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700000517
计算母线负序电压相角；
第三计算单元，用于计算所述负序电压补偿分量和所述母线负序电压相角的乘积，得到所述第一负序电压补偿矢量。
可选的，所述第二计算模块中的第二负序电压补偿矢量具体可以采用下式表示：
Figure BDA00018815452700000518
其中，A为所述逆变器的第二负序电压补偿矢量，P为所述比例控制器的比例系数。
第三，本发明实施例提供了另一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置，应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现以上任一种提到的逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法的步骤。
可见，本发明实施例提供的一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法，应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，由于微源通过该逆变器接入微电网的直流母线，因此，本发明在获取到逆变器的滤波电流il、输出电压uo、输出电流io以及微电网中所有逆变器的输出电流负序分量的平均值
Figure BDA0001881545270000061
后，通过提取滤波电流il、输出电压uo和输出电流io中的负序电压实际测量值
Figure BDA0001881545270000062
输出电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000063
和滤波电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000064
后，结合平均值
Figure BDA0001881545270000065
计算滤波电流的il的负序滤波电流参考量
Figure BDA0001881545270000066
最终通过负序滤波电流参考量
Figure BDA0001881545270000067
和滤波电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000068
计算逆变器的负序补偿电压值。由于逆变器与微电网的直流母线连接，只需将包含该负序补偿电压值的调制电压值输出至与逆变器连接的直流母线，直流母线的电压即为经过负序电压补偿的电压。因此，通过对连接微电源和直流母线的三相三桥臂结构的逆变器的电压进行负序电压补偿，达到了对直流母线电压中的负序电压分量进行补偿的目的，避免了负载发生故障。此外，本发明实施例还公开了一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置，效果如上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种负序滤波电流参考量的计算流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种计算逆变器包含负序补偿电压值的调制电压值的方法流程示意图；
图5为本发明实施例公开的一种输出电压uo在dq两相旋转坐标系下的负序解耦流程示意图；
图6为本发明实施例公开的一种第一负序电压补偿矢量的计算流程示意图；
图7为本发明实施例公开的一种输出电压uo在dq两相旋转坐标系下的正序解耦流程示意图；
图8为本发明实施例提供的一种正序滤波电流参考量的计算流程示意图；
图9为本发明实施例提供的一种计算逆变器正序调制电压值矢量的方法流程示意图；
图10为本发明实施例提供的一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置结构示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法及装置，应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，对直流母线的不对称的三相电压中的负序电压分量进行了补偿，避免了负载发生故障。
本申请应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，该逆变器的等效结构示意图请参见图1，图1为本发明实施例公开的一种外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器的结构示意图，该结构包括逆变器10和外接LC滤波器20，逆变器10输出电压ui经过外接LC滤波器20，得到滤波电流il和经过滤波的输出电压uo和输出电流io，最终并入微电网的直流母线PCC，将并入直流母线PCC的电压记为upcc。其中，Lf指的是馈线的耦合电感、Rf指的是馈线的耦合电阻、Lg指的是等效耦合电感、Rg指的是等效耦合电阻、Cf指的是外接LC滤波器20中的电容值。
下面结合图1中的外接LC滤波器对本发明实施例提供的负序电压补偿方法进行说明，请参见图2，图2为本发明实施例公开的一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法流程示意图，该方法包括：
S11：获取逆变器的滤波电流il、输出电压uo和输出电流io。
具体的，本实施例中，滤波电流il、输出电压uo和输出电流io分别包含正序分量和负序分量，对于正序分量可以用于实现逆变器分配基频功率这一基本功能(该部分可以参见现有技术)，对于负序分量用于实现本发明实施例提出的负序电压补偿技术方案。
S12：对输出电压uo、滤波电流il和输出电流io在dq两相旋转坐标系下分别进行解耦，得到dq两相旋转坐标系下的负序电压实际测量值
Figure BDA0001881545270000081
输出电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000082
和滤波电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000083
具体的，本实施例中，对输出电压uo、滤波电流il和输出电流io在dq两相旋转坐标系下分别进行解耦得到输出电压uo、滤波电流il和输出电流io的d轴正序分量、q轴正序分量、d轴负序分量和q轴负序分量。其中，电压负序矢量
Figure BDA0001881545270000084
可以分解为d轴负序输出电压
Figure BDA0001881545270000085
和q轴负序输出电压
Figure BDA0001881545270000086
输出电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000087
可以分解为d轴负序输出电流
Figure BDA0001881545270000088
和q轴负序输出电流
Figure BDA0001881545270000089
滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000810
可以分解为d轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700000811
和q轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700000812
关于此部分内容，将在下一实施例进行详细说明。
S13：利用负序电压实际测量值
Figure BDA00018815452700000813
和输出电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000814
计算第一负序电压补偿矢量。
S14：获取微电网中所有逆变器的输出电流负序分量的平均值
Figure BDA00018815452700000815
具体的，本实施例中，微电网中包含多个三相三桥臂逆变器，此处，需要对各个微电网中的各个三相三桥臂逆变器分配部分电压补偿矢量。因此需要计算微电网中的所有三相三桥臂逆变器的输出电流负序矢量的平均值，再将该平均值作为参考信号计算与待进行负序电压补偿的三相三桥臂的逆变器的输出电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000816
的差值，经过比例控制器得到待进行负序电压补偿的三相三桥臂的逆变器的第二负序电压补偿矢量。
S15：利用比例控制器、输出电流负序矢量的平均值
Figure BDA00018815452700000817
和输出电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000818
计算逆变器的第二负序电压补偿矢量。
具体的，作为步骤15的优选的实施例，可以采用下式计算：
Figure BDA0001881545270000091
其中，A为逆变器的第二负序电压补偿矢量，P为比例控制器的比例系数。
S16：将第一负序电压补偿矢量和第二负序电压补偿矢量进行叠加得到逆变器的负序电压补偿参考值
Figure BDA0001881545270000092
S17、依据负序电压补偿参考值
Figure BDA0001881545270000093
负序电压实际测量值
Figure BDA0001881545270000094
和电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000095
计算滤波电流il的负序滤波电流参考量
Figure BDA0001881545270000096
具体的，本实施例中，结合图3对步骤S17进行说明，图3为本发明实施例提供的一种负序滤波电流参考量的计算流程示意图，将负序电压补偿参考值
Figure BDA0001881545270000097
分解得到d轴负序电压补偿参考值
Figure BDA0001881545270000098
和q轴负序电压补偿参考值
Figure BDA0001881545270000099
电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000910
分解为d轴输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700000911
q轴输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700000912
负序电压实际测量值
Figure BDA00018815452700000913
分解为d轴负序输出电压
Figure BDA00018815452700000914
和输出电压
Figure BDA00018815452700000915
经图3的运算后输出
Figure BDA00018815452700000916
可分解为
Figure BDA00018815452700000917
和
Figure BDA00018815452700000918
S18：利用负序滤波电流参考量
Figure BDA00018815452700000919
和滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000920
计算逆变器包含负序补偿电压值的调制电压值，以利用调制电压值对与逆变器连接的直流母线的负序电压进行补偿。
具体的，本实施例中，结合图4对步骤S18进行详细说明，请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种计算逆变器包含负序补偿电压值的调制电压值的方法流程示意图，将负序滤波电流参考量
Figure BDA00018815452700000921
分解得到d轴负序滤波电流参考分量
Figure BDA00018815452700000922
和q轴负序滤波电流参考分量
Figure BDA00018815452700000923
然后利用d轴负序滤波电流参考分量
Figure BDA00018815452700000924
q轴负序滤波电流参考分量
Figure BDA00018815452700000925
d轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700000926
q轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700000927
d轴负序输出电压
Figure BDA00018815452700000928
和输出电压
Figure BDA00018815452700000929
按照图4进行运算输出最终的包含负序补偿电压值的调制电压值(包括d轴负序调制电压值
Figure BDA00018815452700000930
和q轴负序调制电压值
Figure BDA00018815452700000931
)d轴负序调制电压值
Figure BDA00018815452700000932
和q轴负序调制电压值
Figure BDA00018815452700000933
两者合成可以得到负序调制电压值矢量
Figure BDA00018815452700000934
可见，本发明实施例提供的一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法，应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，由于微源通过该逆变器接入微电网的直流母线，因此，本发明在获取到逆变器的滤波电流il、输出电压uo、输出电流io以及微电网中所有逆变器的输出电流负序分量的平均值
Figure BDA00018815452700000935
后，通过提取滤波电流il、输出电压uo和输出电流io中的负序电压实际测量值
Figure BDA00018815452700000936
输出电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000937
和滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700000938
后，结合平均值
Figure BDA00018815452700000939
计算滤波电流的il的负序滤波电流参考量
Figure BDA0001881545270000101
最终通过负序滤波电流参考量
Figure BDA0001881545270000102
和滤波电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000103
计算逆变器的负序补偿电压值。由于逆变器与微电网的直流母线连接，只需将包含该负序补偿电压值的调制电压值输出至与逆变器连接的直流母线，直流母线的电压即为经过负序电压补偿的电压。因此，通过对连接微电源和直流母线的三相三桥臂结构的逆变器的电压进行负序电压补偿，达到了对直流母线三相电压中的负序电压分量进行补偿的目的，避免了负载发生故障。
其中，作为优选的实施例，步骤S12可以包括以下步骤：
分别对输出电压uo、滤波电流il和输出电流io进行abc坐标至dq两相旋转坐标系的坐标转换；
分别对经坐标转换的输出电压uo、滤波电流il和输出电流io通过带阻滤波器进行解耦得到d轴负序输出电压
Figure BDA0001881545270000104
和q轴负序输出电压
Figure BDA0001881545270000105
d轴负序输出电流
Figure BDA0001881545270000106
和q轴负序输出电流
Figure BDA0001881545270000107
d轴负序滤波电流
Figure BDA0001881545270000108
和q轴负序滤波电流
Figure BDA0001881545270000109
负序电压实际测量值
Figure BDA00018815452700001010
包含d轴负序输出电压
Figure BDA00018815452700001011
和输出电压
Figure BDA00018815452700001012
电流负序矢量
Figure BDA00018815452700001013
包含d轴负序输出电流
Figure BDA00018815452700001014
和q轴负序输出电流
Figure BDA00018815452700001015
滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700001016
包含d轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700001017
和q轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700001018
结合图5对本步骤S12中的过程进行说明，图5为本发明实施例公开的一种输出电压uo在dq两相旋转坐标系下的负序解耦流程示意图，图5是以对输出电压uo为例进行解耦说明，滤波电流il和输出电流io可以参见输出电压uo的解耦过程。
其中，将输出电压uo的各相电压uoa、uob和uoc由abc坐标系至dq两相旋转坐标系进行转换，然后输入负序相角θ-通过带阻滤波器输出d轴负序输出电压
Figure BDA00018815452700001019
和q轴负序输出电压
Figure BDA00018815452700001020
下面结合图6对本发明实施例中的步骤S13和S16进行说明，图6为本发明实施例公开的一种第一负序电压补偿矢量的计算流程示意图；步骤S13包括：
依据所述d轴输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700001021
所述q轴输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700001022
和一阶低通滤波器的补偿系数计算负序电压补偿分量；
利用所述输出电压负序分量
Figure BDA0001881545270000111
和所述输出电流负序分量
Figure BDA0001881545270000112
计算母线负序电压相角；
计算所述负序电压补偿分量和所述母线负序电压相角的乘积，得到所述第一负序电压补偿矢量。
具体的，本实施例中，请参见图6，负序电压补偿分量F可以采用下式计算：
Figure BDA0001881545270000113
其中，F为负序电压补偿分量，K为负序电压调节系数，Ts为滤波时间常数，s为拉氏算子。
母线负序电压相角B可以采用下式计算：
Figure BDA0001881545270000114
其中，B为母线负序电压相角，Lg为等效耦合电感、Rg为等效耦合电阻，ω为角频率，Ts为滤波时间常数，s为拉氏算子，j为复数标识。
此后，将负序电压补偿分量F和母线负序电压相角B相乘后和步骤S16中的
Figure BDA0001881545270000115
叠加得到最终的负序电压补偿参考值
Figure BDA0001881545270000116
此外，本发明实施例对于各个电信号的正序分量也作简要的说明：
请参见图7，图7为本发明实施例公开的一种输出电压uo在dq两相旋转坐标系下的正序解耦流程示意图，图7是以对输出电压uo为例进行解耦说明，滤波电流il和输出电流io可以参见输出电压uo的解耦过程。
其中，将输出电压uo的各相电压uoa、uob和uoc由abc坐标系至dq两相旋转坐标系进行转换，然后输入正序序相角θ+通过带阻滤波器输出d轴正序输出电压
Figure BDA0001881545270000117
和q轴正序输出电压
Figure BDA0001881545270000118
然后将得到的d轴正序输出电压
Figure BDA0001881545270000119
q轴正序输出电压
Figure BDA00018815452700001110
d轴正序输出电流
Figure BDA00018815452700001111
和q轴负序输出电流
Figure BDA00018815452700001112
d轴正序滤波电流
Figure BDA00018815452700001113
和q轴正序滤波电流
Figure BDA00018815452700001114
输入至正序下垂控制模块(参见现有技术)，正序下垂控制模块采用频率-有功功率下垂和电压-无功功率下垂进行功率分配。
经过下垂控制模块后，得到d轴正序输出电压参考值
Figure BDA00018815452700001115
q轴正序输出电压参考值
Figure BDA00018815452700001116
然后经过图8中的流程得到d轴正序滤波电流参考值
Figure BDA00018815452700001117
和q轴正序滤波电流参考值
Figure BDA0001881545270000121
图8为本发明实施例提供的一种正序滤波电流参考量的计算流程示意图。
此后，d轴正序滤波电流参考值
Figure BDA0001881545270000122
和q轴正序滤波电流参考值
Figure BDA0001881545270000123
d轴负序滤波电流
Figure BDA0001881545270000124
和q轴负序滤波电流
Figure BDA0001881545270000125
再经过图9中的计算，得到d轴正序序调制电压值
Figure BDA0001881545270000126
和q轴正序调制电压值
Figure BDA0001881545270000127
两者合成可以得到正序调制电压值矢量
Figure BDA0001881545270000128
最终利用
Figure BDA0001881545270000129
实现功率分配，图9为本发明实施例提供的一种计算逆变器正序调制电压值矢量的方法流程示意图。
请参见图10，图10为本发明实施例提供的一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置结构示意图，该装置包括：
第一获取模块101，用于获取逆变器的滤波电流il、输出电压uo和输出电流io；
解耦模块102，用于对输出电压uo、滤波电流il和输出电流io在dq两相旋转坐标系下分别进行解耦，得到dq两相旋转坐标系下的负序电压实际测量值
Figure BDA00018815452700001210
输出电流负序矢量
Figure BDA00018815452700001211
和滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700001212
第一计算模块103，用于利用负序电压实际测量值
Figure BDA00018815452700001213
和输出电流负序矢量
Figure BDA00018815452700001214
计算第一负序电压补偿矢量；
第二获取模块104，用于获取微电网中所有逆变器的输出电流负序矢量的平均值
Figure BDA00018815452700001215
第二计算模块105，用于利用比例控制器、输出电流负序矢量的平均值
Figure BDA00018815452700001216
和输出电流负序矢量
Figure BDA00018815452700001217
计算逆变器的第二负序电压补偿矢量；
叠加模块106，用于将第一负序电压补偿矢量和第二负序电压补偿矢量进行叠加得到逆变器的负序电压补偿参考值
Figure BDA00018815452700001218
第三计算模块107，用于依据负序电压补偿参考值
Figure BDA00018815452700001219
负序电压实际测量值
Figure BDA00018815452700001220
和电流负序矢量
Figure BDA00018815452700001221
计算滤波电流的il的负序滤波电流参考量
Figure BDA00018815452700001222
第四计算模块108，用于利用负序滤波电流参考量
Figure BDA00018815452700001223
和滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700001224
计算逆变器的负序补偿电压值，以对与逆变器连接的直流母线的负序电压进行补偿。
可见，本发明实施例提供的一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置，应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，由于微源通过该逆变器接入微电网的直流母线，因此，本发明在获取到逆变器的滤波电流il、输出电压uo、输出电流io以及微电网中所有逆变器的输出电流负序分量的平均值
Figure BDA0001881545270000131
后，通过提取滤波电流il、输出电压uo和输出电流io中的负序电压实际测量值
Figure BDA0001881545270000132
输出电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000133
和滤波电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000134
后，结合平均值
Figure BDA0001881545270000135
计算滤波电流的il的负序滤波电流参考量
Figure BDA0001881545270000136
最终通过负序滤波电流参考量
Figure BDA0001881545270000137
和滤波电流负序矢量
Figure BDA0001881545270000138
计算逆变器的负序补偿电压值。由于逆变器与微电网的直流母线连接，只需将包含该负序补偿电压值的调制电压值输出至与逆变器连接的直流母线，直流母线的电压即为经过负序电压补偿的电压。因此，通过对连接微电源和直流母线的三相三桥臂结构的逆变器的电压进行负序电压补偿，达到了对直流母线三相电压中的负序电压分量进行补偿的目的，避免了负载发生故障。
基于上述实施例，作为优选的实施例，解耦模块102包括：
坐标转换单元，用于分别对输出电压uo、滤波电流il和输出电流io进行abc坐标至dq两相旋转坐标系的坐标转换；
解耦单元，用于分别对经坐标转换的输出电压uo、滤波电流il和输出电流io通过带阻滤波器进行解耦得到d轴负序输出电压
Figure BDA0001881545270000139
和q轴负序输出电压
Figure BDA00018815452700001310
d轴负序输出电流
Figure BDA00018815452700001311
和q轴负序输出电流
Figure BDA00018815452700001312
d轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700001313
和q轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700001314
负序电压实际测量值
Figure BDA00018815452700001315
包含d轴负序输出电压
Figure BDA00018815452700001316
和输出电压
Figure BDA00018815452700001317
输出电流负序矢量
Figure BDA00018815452700001318
包含d轴负序输出电流
Figure BDA00018815452700001319
和q轴负序输出电流
Figure BDA00018815452700001320
滤波电流负序矢量
Figure BDA00018815452700001321
包含d轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700001322
和q轴负序滤波电流
Figure BDA00018815452700001323
基于上述实施例，作为优选的实施例，第一计算模块123包括：
第一计算单元，用于依据所述d轴输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700001324
所述q轴输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700001325
和一阶低通滤波器的补偿系数计算负序电压补偿分量；
第二计算单元，用于利用所述输出电压负序分量
Figure BDA00018815452700001326
和所述输出电流负序分量
Figure BDA00018815452700001327
计算母线负序电压相角；
第三计算单元，用于计算所述负序电压补偿分量和所述母线负序电压相角的乘积，得到所述第一负序电压补偿矢量。
请参见图11，图11为本发明实施例提供的另一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置结构示意图，该装置包括：
存储器110，用于存储计算机程序；
处理器111，用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现以上任一实施例提到的逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法的步骤。
本实施例提供的另一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置，由于可以通过处理器调用存储器存储的计算机程序，实现如上述任一实施例提供的逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法的步骤，所以本补偿装置具有同上述逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法同样的实际效果。
以上对本申请所提供的一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

Claims (10)

1.一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法，应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，其特征在于，包括：
获取所述逆变器的滤波电流il、输出电压uo和输出电流io；
对所述输出电压uo、所述滤波电流il和所述输出电流io在dq两相旋转坐标系下分别进行解耦，得到dq两相旋转坐标系下的负序电压实际测量值
Figure FDA0003056189700000011
输出电流负序矢量
Figure FDA0003056189700000012
和滤波电流负序矢量
Figure FDA0003056189700000013
利用所述负序电压实际测量值
Figure FDA0003056189700000014
和所述输出电流负序矢量
Figure FDA0003056189700000015
计算第一负序电压补偿矢量；
获取微电网中所有逆变器的输出电流负序矢量的平均值
Figure FDA0003056189700000016
利用比例控制器、所述输出电流负序矢量的平均值
Figure FDA0003056189700000017
和所述输出电流负序矢量
Figure FDA0003056189700000018
计算所述逆变器的第二负序电压补偿矢量；
将所述第一负序电压补偿矢量和所述第二负序电压补偿矢量进行叠加得到所述逆变器的负序电压补偿参考值
Figure FDA0003056189700000019
依据所述负序电压补偿参考值
Figure FDA00030561897000000110
所述负序电压实际测量值
Figure FDA00030561897000000111
和所述电流负序矢量
Figure FDA00030561897000000112
计算所述滤波电流的il的负序滤波电流参考量
Figure FDA00030561897000000113
利用所述负序滤波电流参考量
Figure FDA00030561897000000114
和所述滤波电流负序矢量
Figure FDA00030561897000000115
计算所述逆变器包含负序补偿电压值的调制电压值，以利用所述调制电压值对与所述逆变器连接的直流母线的负序电压进行补偿。
2.根据权利要求1所述的逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法，其特征在于，所述对所述输出电压uo、所述滤波电流il和所述输出电流io在dq两相旋转坐标系下分别进行解耦，得到dq两相旋转坐标系下的负序电压实际测量值
Figure FDA00030561897000000116
输出电流负序矢量
Figure FDA00030561897000000117
和滤波电流负序矢量
Figure FDA00030561897000000118
包括：
分别对所述输出电压uo、所述滤波电流il和所述输出电流io进行abc坐标系至dq两相旋转坐标系的坐标转换；
分别对经坐标转换的输出电压uo、滤波电流il和输出电流io通过带阻滤波器进行解耦得到d轴负序输出电压
Figure FDA00030561897000000119
和q轴负序输出电压
Figure FDA00030561897000000120
d轴负序输出电流
Figure FDA00030561897000000121
和q轴负序输出电流
Figure FDA00030561897000000122
d轴负序滤波电流
Figure FDA00030561897000000123
和q轴负序滤波电流
Figure FDA00030561897000000124
所述负序电压实际测量值
Figure FDA0003056189700000021
包含所述d轴负序输出电压
Figure FDA0003056189700000022
和所述输出电压
Figure FDA0003056189700000023
所述输出电流负序矢量
Figure FDA0003056189700000024
包含所述d轴负序输出电流
Figure FDA0003056189700000025
和所述q轴负序输出电流
Figure FDA0003056189700000026
所述滤波电流负序矢量
Figure FDA0003056189700000027
包含所述d轴负序滤波电流
Figure FDA0003056189700000028
和所述q轴负序滤波电流
Figure FDA0003056189700000029
3.根据权利要求1所述的逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法，其特征在于，所述利用所述负序电压实际测量值
Figure FDA00030561897000000210
和所述输出电流负序矢量
Figure FDA00030561897000000211
计算第一负序电压补偿矢量包括：
依据d轴负序输出电流
Figure FDA00030561897000000212
q轴负序输出电流
Figure FDA00030561897000000213
和一阶低通滤波器的补偿系数计算负序电压补偿分量；
利用所述负序电压实际测量值
Figure FDA00030561897000000214
和所述输出电流负序矢量
Figure FDA00030561897000000215
计算母线负序电压相角；
计算所述负序电压补偿分量和所述母线负序电压相角的乘积，得到所述第一负序电压补偿矢量。
4.根据权利要求3所述的逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法，其特征在于，所述负序电压补偿分量具体可以采用下式计算：
Figure FDA00030561897000000216
其中，F为所述负序电压补偿分量，K为负序电压调节系数，Ts为滤波时间常数，s为拉氏算子；
对应的，所述母线负序电压相角具体可以采用下式计算：
Figure FDA00030561897000000217
其中，B为所述母线负序电压相角，Lg为等效耦合电感、Rg为等效耦合电阻，ω为角频率，Ts为滤波时间常数，s为拉氏算子，j为复数标识。
5.根据权利要求1所述的逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法，其特征在于，所述利用比例控制器、所述输出电流负序矢量的平均值
Figure FDA00030561897000000218
和所述输出电流负序矢量
Figure FDA00030561897000000219
计算所述逆变器的第二负序电压补偿矢量具体可以采用下式表示：
Figure FDA00030561897000000220
其中，A为所述逆变器的第二负序电压补偿矢量，P为所述比例控制器的比例系数。
6.一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置，应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取所述逆变器的滤波电流il、输出电压uo和输出电流io；
解耦模块，用于对所述输出电压uo、所述滤波电流il和所述输出电流io在dq两相旋转坐标系下分别进行解耦，得到dq两相旋转坐标系下的负序电压实际测量值
Figure FDA0003056189700000031
输出电流负序矢量
Figure FDA0003056189700000032
和滤波电流负序矢量
Figure FDA0003056189700000033
第一计算模块，用于利用所述负序电压实际测量值
Figure FDA0003056189700000034
和所述输出电流负序矢量
Figure FDA0003056189700000035
计算第一负序电压补偿矢量；
第二获取模块，用于获取微电网中所有逆变器的输出电流负序矢量的平均值
Figure FDA0003056189700000036
第二计算模块，用于利用比例控制器、所述输出电流负序矢量的平均值
Figure FDA0003056189700000037
和所述输出电流负序矢量
Figure FDA0003056189700000038
计算所述逆变器的第二负序电压补偿矢量；
叠加模块，用于将所述第一负序电压补偿矢量和所述第二负序电压补偿矢量进行叠加得到所述逆变器的负序电压补偿参考值
Figure FDA0003056189700000039
第三计算模块，用于依据所述负序电压补偿参考值
Figure FDA00030561897000000310
所述负序电压实际测量值
Figure FDA00030561897000000311
和所述电流负序矢量
Figure FDA00030561897000000312
计算所述滤波电流的il的负序滤波电流参考量
Figure FDA00030561897000000313
第四计算模块，用于利用所述负序滤波电流参考量
Figure FDA00030561897000000314
和所述滤波电流负序矢量
Figure FDA00030561897000000315
计算所述逆变器的负序补偿电压值，以对与所述逆变器连接的直流母线的负序电压进行补偿。
7.根据权利要求6所述的逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置，其特征在于，所述解耦模块包括：
坐标转换单元，用于分别对所述输出电压uo、所述滤波电流il和所述输出电流io进行abc坐标至dq两相旋转坐标系的坐标转换；
解耦单元，用于分别对经坐标转换的输出电压uo、所述滤波电流il和输出电流io通过带阻滤波器进行解耦得到d轴负序输出电压
Figure FDA00030561897000000316
和q轴负序输出电压
Figure FDA0003056189700000041
d轴负序输出电流
Figure FDA0003056189700000042
和q轴负序输出电流
Figure FDA0003056189700000043
d轴负序滤波电流
Figure FDA0003056189700000044
和q轴负序滤波电流
Figure FDA0003056189700000045
所述负序电压实际测量值
Figure FDA0003056189700000046
包含所述d轴负序输出电压
Figure FDA0003056189700000047
和所述输出电压
Figure FDA0003056189700000048
所述输出电流负序矢量
Figure FDA0003056189700000049
包含所述d轴负序输出电流
Figure FDA00030561897000000410
和所述q轴负序输出电流
Figure FDA00030561897000000411
所述滤波电流负序矢量
Figure FDA00030561897000000412
包含所述d轴负序滤波电流
Figure FDA00030561897000000413
和所述q轴负序滤波电流
Figure FDA00030561897000000414
8.根据权利要求7所述的逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置，其特征在于，所述第一计算模块包括：
第一计算单元，用于依据所述d轴负序输出电流
Figure FDA00030561897000000415
所述q轴负序输出电流
Figure FDA00030561897000000416
和一阶低通滤波器的补偿系数计算负序电压补偿分量；
第二计算单元，用于利用所述负序电压实际测量值
Figure FDA00030561897000000417
和所述输出电流负序矢量
Figure FDA00030561897000000418
计算母线负序电压相角；
第三计算单元，用于计算所述负序电压补偿分量和所述母线负序电压相角的乘积，得到所述第一负序电压补偿矢量。
9.根据权利要求6所述的逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置，其特征在于，所述第二计算模块中的第二负序电压补偿矢量具体可以采用下式表示：
Figure FDA00030561897000000419
其中，A为所述逆变器的第二负序电压补偿矢量，P为所述比例控制器的比例系数。
10.一种逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿装置，其特征在于，应用于外接LC滤波器的三相三桥臂结构的逆变器，包括：
存储器，用于存储补偿程序；
处理器，用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现如权利要求1至5任一项所述的逆变器接口型微源的微电网负序电压补偿方法的步骤。
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