CN116632947A - 一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法及系统 - Google Patents
一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116632947A CN116632947A CN202310900322.0A CN202310900322A CN116632947A CN 116632947 A CN116632947 A CN 116632947A CN 202310900322 A CN202310900322 A CN 202310900322A CN 116632947 A CN116632947 A CN 116632947A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grid
- current
- phase
- inverter
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 230000006872 improvement Effects 0.000 title claims description 27
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 18
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/001—Methods to deal with contingencies, e.g. abnormalities, faults or failures
- H02J3/0012—Contingency detection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法及系统，涉及逆变器控制领域，包括，对该并网逆变器并网点三相电压、三相输出电流进行park坐标变换得到电流控制所需的实际电压输入值和实际电流输入值；经锁相环处理得到并网电压相位；功率控制模块生成电流控制模块所需的电流指令值；电流控制模块使用滑模电流控制方法产生dq电压信号，通过反park变换得到PWM调制电压控制信号；通过LCL滤波器滤除高次谐波实现并网控制。本发明通过在电流控制器中使用滑模控制方法，有效的提升了并网逆变器的瞬态稳定性；本发明在具备良好的判定性能的情况下简化李雅普诺夫函数的计算复杂性并统一李雅普诺夫函数的计算过程。
Description
技术领域
本发明涉及逆变器控制领域，特别是一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法及系统。
背景技术
近年来，环境恶化和能源短缺问题日益严峻，太阳能、风能等各种可再生能源得到极大发展。作为连接新能源和电网的枢纽，并网逆变器在能量转化方面扮演着越来越重要的角色。
并网逆变器中的电流控制器限制器施加的非线性影响了锁相环动力学和并网逆变器的瞬态稳定性。逆变器的输入输出关系是非线性的。使用线性控制器（PI控制器），动态性能会由于外部干扰而恶化，很难在整个工作范围内获得一致的动态性能。
在以往的研究中，基于李雅普诺夫直接方法的瞬态稳定性分析非线性工具应用十分广泛，但存在计算复杂且计算过程不统一的问题。因此现有技术亟需一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法以及一种统一且简化的基于李雅普诺夫函数方法用以判断改善控制方法的性能。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明所要解决的问题是：提供一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法以及一种统一且简化的基于李雅普诺夫函数方法用以判断改善控制方法的性能。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法，其包括，获取电压型并网逆变器的并网点三相电压和逆变器三相输出电流；对并网逆变器并网点三相电压和三相输出电流进行park坐标变换得到实际电压输入值和实际电流输入值；对逆变器并网点电压进行锁相环处理得到并网相位；功率控制模块生成电流控制模块所需的电流指令值；电流控制模块使用滑模电流控制方法产生dq电压信号，并通过系统渐进稳定方程判定系统稳定性；通过反park变换得到PWM调制电压控制信号，通过LCL滤波器滤除高次谐波实现并网控制；使用基于电磁能量的李雅普诺夫函数和吸收域分析并网逆变器瞬态稳定性。
作为本发明所述一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的一种优选方案，其中：所述park坐标变换为利用park坐标变换的方式将逆变器并网点三相电压vabc、逆变器三相输出电流iabc转化为两相旋转坐标系dq轴逆变器并网点三相电压分量vdq、逆变器三相输出电流分量idq；所述电流指令值包括，将参考无功功率Qref和并网点测量实际无功功率Q的差值及参考有功功率Pref和并网点测量实际有功功率P的差值通过PI控制器得到电流控制模块所需的两相旋转坐标系下参考电流idref和iqref。
作为本发明所述一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的一种优选方案，其中：所述dq电压信号为将逆变器并网点三相电压分量vdq、逆变器三相输出电流分量idq、参考电流idref和iqref作为电流控制模块输入，输出两相旋转坐标系下的调制信号vdi、vqi。
作为本发明所述一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的一种优选方案，其中：所述两相旋转坐标系下的调制信号vdi、vqi表示为：
；
其中，vdi、vqi为两相旋转坐标系下的调制信号，vd为沿着d轴方向的电压分量，vq为沿着q轴方向的电压分量，id为沿着d轴方向的电流分量，iq为沿着q轴方向的电流分量，为电网电压角频率，Lf为滤波器电感值，idref和iqref为两相旋转坐标系下参考电流；/>为滑模控制环正增益系数，/>为滑模控制方法的开关增益系数，/>为滑模控制方法的比例增益系数，/>为正实数刚度系数增益，/>为滑动面乘以增益后的双曲正弦值，d（t）为外界扰动。
作为本发明所述一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的一种优选方案，其中：所述系统渐进稳定方程表示为：
；
其中，分别为/>，/>通过park变换得到的两相旋转坐标系下的分量，/>为滑动面乘以增益后的双曲正弦值；若系统渐进稳定方程成立，则系统为瞬态稳定，若系统渐进稳定方程不成立，则系统为瞬态不稳定；所述并网控制包括，将两相旋转坐标系下的调制信号vdi、vqi通过反park坐标变换为三相PWM调制信号vabci，将逆变器输出的三相电压经过LCL滤波器以滤除高次谐波，实现三相电压型并网逆变器并网控制。
作为本发明所述一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的一种优选方案，其中：所述基于电磁能量的李雅普诺夫函数表示为：
；
其中，Pi为并网逆变器的输出功率，W为tf时刻的电磁能量，分别为故障清除时刻tf的三相输出电流经park坐标变换后的两相分量，/>分别为故障开始时刻t0的三相输出电流经park坐标变换后的两相分量，tcr为系统的关键故障清除时间；通过李雅普诺夫函数判定并网逆变器瞬态稳定条件为：/>。
作为本发明所述一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的一种优选方案，其中：所述吸收域表示为：
；
其中，为dq坐标系下的电流向量，/>为故障清除时刻的电流d轴分量值与故障开始时刻的电流d轴分量值的差值，/>为故障清除时刻的电流q轴分量值与故障开始时刻的电流q轴分量值的差值；通过吸收域判定并网逆变器瞬态稳定条件为：/>。
本发明的另外一个目的是提供一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的系统，其能通过构建控制系统，提升并网逆变器的瞬态稳定性。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制系统，包括，功率控制模块、电流控制模块及保护模块；所述功率控制模块通过计算参考无功功率Qref和并网点测量实际无功功率Q的差值、计算参考有功功率Pref和并网点测量实际有功功率P的差值，将差值通过PI控制器得到电流控制模块所需的两相旋转坐标系下参考电流idref和iqref；所述电流控制模块根据电流指令值，使用滑模电流控制方法产生dq电压信号，通过反park变换得到PWM调制电压控制信号，实现逆变器的电网并网控制；所述保护模块用于监测并网逆变器的运行状态，并在出现故障或异常情况时采取相应的保护措施，以避免设备损坏或导致电网不稳定。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的步骤。
本发明有益效果：本发明将并网逆变器中电流控制器的传统PI控制替换为滑模电流控制，即将线性开关控制技术替换为非线性的开关控制技术，有效地解决了逆变器开关状态不连续问题，显著提高了并网逆变器的瞬态稳定区域裕度；本发明使用基于电磁能量的李雅普诺夫函数和吸收域判定方法对并网逆变器瞬态稳定性判定，在具备良好的判定性能的情况下简化李雅普诺夫函数的计算复杂性并统一李雅普诺夫函数的计算过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一个实施例提供的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的整体流程图。
图2为本发明第一个实施例提供的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的总控制原理框图。
图3为本发明第一个实施例提供的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的锁相环的设计框图。
图4为本发明第一个实施例提供的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的park坐标变换原理图。
图5为本发明第一个实施例提供的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的电流控制模块控制框图。
图6为本发明第一个实施例提供的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的吸收域判定方法示意图。
图7为本发明第二个实施例提供的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制系统的系统结构图。
图8为本发明第三个实施例提供的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制系统的结果对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方其中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1-图6，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法，包括：获取电压型并网逆变器的并网点三相电压和逆变器三相输出电流；对并网逆变器并网点三相电压和三相输出电流进行park坐标变换得到实际电压输入值和实际电流输入值；对逆变器并网点电压进行锁相环处理得到并网相位；功率控制模块生成电流控制模块所需的电流指令值；电流控制模块使用滑模电流控制方法产生dq电压信号，并通过系统渐进稳定方程判定系统稳定性；通过反park变换得到PWM调制电压控制信号，通过LCL滤波器滤除高次谐波实现并网控制；使用基于电磁能量的李雅普诺夫函数和吸收域分析并网逆变器瞬态稳定性。
如图2所示，本发明并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法涉及的三相电压型并网逆变器（VSC）并网包括：一个三相逆变桥单元，其中VSC输出侧LCL滤波器参数为Cf和Lf，三相并网点电压瞬时值为vabc，逆变器输出侧并网电流瞬时值为iabc，逆变器输入侧直流电压瞬时值为Vdc。
对该并网逆变器并网点三相电压、三相输出电流进行park坐标变换得到电流控制所需的实际电压输入值vdq和实际电流输入值idq。
vabc经锁相环处理得到并网电压相位；功率控制模块通过计算参考无功功率Qref和Q的差值、计算参考有功功率Pref和P的差值，将差值通过PI控制器得到电流控制模块所需的两相旋转坐标系下参考电流idref和iqref。
将逆变器并网点三相电压分量vdq、逆变器三相输出电流分量idq、参考电流idref和iqref作为电流控制模块输入，其中电流控制模块使用滑模电流控制方法，输出两相旋转坐标系下的调制信号vdi、vqi，通过反park变换得到PWM调制电压控制信号vabci。
最后通过LCL滤波器滤除高次谐波实现并网控制。
如图3及图4所示，本发明并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的锁相环模块框图。首先将三相电压vabc经图4中park坐标变换为两相旋转坐标系下的vdq，经过PI控制环节得到电网电压相位。
如图5所示，本发明并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法中电流控制模块控制框图对比。图5（a）和图5（b）分别为滑模电流控制框图、传统PI控制框图。
如图6所示，本发明涉及的吸收域判定方法。xe1,xe2,xe3分别为三种不同的系统初始稳定状态，当系统受外界扰动时，状态将在球域D内移动，当移动后的投影落在吸收域（ROA）内时，系统会自动恢复到初始稳定状态，当移动后的投影落在吸收域（ROA）外时，系统不会自动恢复到初始稳定状态，此时系统将被判定为瞬态不稳定。
具体步骤如下：
获取电压型并网逆变器的并网点三相电压vabc、逆变器三相输出电流iabc。
利用park坐标变换的方式将逆变器并网点三相电压vabc、逆变器三相输出电流iabc转化为两相旋转坐标系dq轴下的逆变器并网点三相电压分量vdq、逆变器三相输出电流分量idq。
对逆变器并网点电压vabc进行锁相环处理得到并网相位。
功率控制模块通过计算参考无功功率Qref和并网点测量实际无功功率Q的差值、计算参考有功功率Pref和并网点测量实际有功功率P的差值，将差值通过PI控制器得到电流控制模块所需的两相旋转坐标系下参考电流idref和iqref。
将逆变器并网点三相电压分量vdq、逆变器三相输出电流分量idq、参考电流idref和iqref作为电流控制模块输入，其中电流控制模块使用滑模电流控制方法，输出两相旋转坐标系下的调制信号vdi、vqi，并通过系统渐进稳定方程判定系统稳定性。
将两相旋转坐标系下的调制信号vdi、vqi通过反park坐标变换为三相PWM调制信号vabci，最后将逆变器输出的三相电压经过LCL滤波器以滤除高次谐波，从而实现三相电压型并网逆变器并网控制。
最后使用基于电磁能量的李雅普诺夫函数和吸收域（ROA）分析并网逆变器瞬态稳定性。
调制信号vdi、vqi利用下式计算得到：
；
其中，，Lf为滤波器电感值，K为常数，/>为电网电压角频率，ρ由下式获得：
；
其中，vdi、vqi为两相旋转坐标系下的调制信号，vd为沿着d轴方向的电压分量，vq为沿着q轴方向的电压分量，id为沿着d轴方向的电流分量，iq为沿着q轴方向的电流分量，为电网电压角频率，Lf为滤波器电感值，idref和iqref为两相旋转坐标系下参考电流；/>为滑模控制环正增益系数，/>为滑模控制方法的开关增益系数，/>为滑模控制方法的比例增益系数，/>为正实数刚度系数增益，/>为滑动面乘以增益后的双曲正弦值，d（t）为外界扰动。
系统渐进稳定方程由下式定义：
；
其中，分别为/>，/>通过park变换得到的两相旋转坐标系下的分量，/>为滑动面乘以增益后的双曲正弦值。当此不等式成立时，系统为瞬态稳定；反之，系统为瞬态不稳定。
基于电磁能量的李雅普诺夫函数由下式定义：
；
其中，Pi为并网逆变器的输出功率，W为tf时刻的电磁能量，分别为故障清除时刻tf的三相输出电流经park坐标变换后的两相分量、故障开始时刻t0的三相输出电流经park坐标变换后的两相分量，tcr为系统的关键故障清除时间。
通过李雅普诺夫函数判定并网逆变器瞬态稳定条件为：。
吸收域（ROA）由下式定义：
；
其中，E为吸收域，。
通过吸收域判定并网逆变器瞬态稳定条件为：。
实施例2
参照图7，为本发明第二个实施例，其不同于前一个实施例的是，提供了一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制系统，包括：功率控制模块、电流控制模块及保护模块。
功率控制模块通过计算参考无功功率Qref和并网点测量实际无功功率Q的差值、计算参考有功功率Pref和并网点测量实际有功功率P的差值，将差值通过PI控制器得到电流控制模块所需的两相旋转坐标系下参考电流idref和iqref。
电流控制模块根据电流指令值，使用滑模电流控制方法产生dq电压信号，通过反park变换得到PWM调制电压控制信号，实现逆变器的电网并网控制。
保护模块用于监测并网逆变器的运行状态，并在出现故障或异常情况时采取相应的保护措施，以避免设备损坏或导致电网不稳定。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置）、便携式计算机盘盒（磁装置）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器）、光纤装置以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方其中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方其中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
实施例3
参照图8，为本发明第三个实施例，其不同于前两个实施例的是：为对本发明中采用的技术效果加以验证说明，以验证本方法所具有的真实效果。
并网逆变器中的电流控制器限制器施加的非线性影响了锁相环动力学和并网逆变器的瞬态稳定性。逆变器的输入输出关系是非线性的。使用线性控制器（PI控制器），动态性能会由于外部干扰而恶化，很难在整个工作范围内获得一致的动态性能。
本发明将并网逆变器中电流控制器的传统PI控制替换为滑模电流控制，即将线性开关控制技术替换为非线性的开关控制技术，有效地解决了逆变器开关状态不连续问题，显著提高了并网逆变器的瞬态稳定区域裕度；本发明使用基于电磁能量的李雅普诺夫函数和吸收域判定方法对并网逆变器瞬态稳定性判定，在具备良好的判定性能的情况下简化李雅普诺夫函数的计算复杂性并统一李雅普诺夫函数的计算过程。
如表1所示，本发明实施例的改进控制方法与传统PI控制方法效果对比的仿真参数。
表1 我方发明控制方法与传统PI控制方法仿真参数
如图8所示，本发明实施例的改进控制方法与传统PI控制方法效果对比图。分析图8可知，使用本发明所提出的改进控制方法，可以有效减缓故障发生后电流和电压的剧烈波动，故使用本发明的改进控制方法可以有效改善并网逆变器的瞬态稳定性。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法，其特征在于：包括，
获取电压型并网逆变器的并网点三相电压和逆变器三相输出电流；
对并网逆变器并网点三相电压和三相输出电流进行park坐标变换得到实际电压输入值和实际电流输入值；
对逆变器并网点电压进行锁相环处理得到并网相位；
功率控制模块生成电流控制模块所需的电流指令值；
电流控制模块使用滑模电流控制方法产生dq电压信号，并通过系统渐进稳定方程判定系统稳定性；
通过反park变换得到PWM调制电压控制信号，通过LCL滤波器滤除高次谐波实现并网控制；
使用基于电磁能量的李雅普诺夫函数和吸收域分析并网逆变器瞬态稳定性。
2.如权利要求1所述的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法，其特征在于：所述park坐标变换为利用park坐标变换的方式将逆变器并网点三相电压vabc、逆变器三相输出电流iabc转化为两相旋转坐标系dq轴逆变器并网点三相电压分量vdq、逆变器三相输出电流分量idq；
所述电流指令值包括，将参考无功功率Qref和并网点测量实际无功功率Q的差值及参考有功功率Pref和并网点测量实际有功功率P的差值通过PI控制器得到电流控制模块所需的两相旋转坐标系下参考电流idref和iqref。
3.如权利要求2所述的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法，其特征在于：所述dq电压信号为将逆变器并网点三相电压分量vdq、逆变器三相输出电流分量idq、参考电流idref和iqref作为电流控制模块输入，输出两相旋转坐标系下的调制信号vdi、vqi。
4.如权利要求3所述的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法，其特征在于：所述两相旋转坐标系下的调制信号vdi、vqi表示为，
；
其中，vdi、vqi为两相旋转坐标系下的调制信号，vd为沿着d轴方向的电压分量，vq为沿着q轴方向的电压分量，id为沿着d轴方向的电流分量，iq为沿着q轴方向的电流分量，为电网电压角频率，Lf为滤波器电感值，idref和iqref为两相旋转坐标系下参考电流；/>为滑模控制环正增益系数，/>为滑模控制方法的开关增益系数，/>为滑模控制方法的比例增益系数，/>为正实数刚度系数增益，/>为滑动面乘以增益后的双曲正弦值，d（t）为外界扰动。
5.如权利要求4所述的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法，其特征在于：所述系统渐进稳定方程表示为，
；
其中，分别为/>，/>通过park变换得到的两相旋转坐标系下的分量，/>为滑动面乘以增益后的双曲正弦值；
若系统渐进稳定方程成立，则系统为瞬态稳定，若系统渐进稳定方程不成立，则系统为瞬态不稳定；
所述并网控制包括，将两相旋转坐标系下的调制信号vdi、vqi通过反park坐标变换为三相PWM调制信号vabci，将逆变器输出的三相电压经过LCL滤波器以滤除高次谐波，实现三相电压型并网逆变器并网控制。
6.如权利要求5所述的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法，其特征在于：所述基于电磁能量的李雅普诺夫函数表示为，
；
其中，Pi为并网逆变器的输出功率，W为tf时刻的电磁能量，分别为故障清除时刻tf的三相输出电流经park坐标变换后的两相分量，/>分别为故障开始时刻t0的三相输出电流经park坐标变换后的两相分量，tcr为系统的关键故障清除时间；
通过李雅普诺夫函数判定并网逆变器瞬态稳定条件为：。
7.如权利要求6所述的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法，其特征在于：所述吸收域表示为，
；
其中，为dq坐标系下的电流向量，/>为故障清除时刻的电流d轴分量值与故障开始时刻的电流d轴分量值的差值，/>为故障清除时刻的电流q轴分量值与故障开始时刻的电流q轴分量值的差值；
通过吸收域判定并网逆变器瞬态稳定条件为：。
8.一种采用如权利要求1~7任一所述的一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法的系统，其特征在于：包括，功率控制模块、电流控制模块及保护模块；
所述功率控制模块通过计算参考无功功率Qref和并网点测量实际无功功率Q的差值、计算参考有功功率Pref和并网点测量实际有功功率P的差值，将差值通过PI控制器得到电流控制模块所需的两相旋转坐标系下参考电流idref和iqref；
所述电流控制模块根据电流指令值，使用滑模电流控制方法产生dq电压信号，通过反park变换得到PWM调制电压控制信号，实现逆变器的电网并网控制；
所述保护模块用于监测并网逆变器的运行状态，并在出现故障或异常情况时采取相应的保护措施，以避免设备损坏或导致电网不稳定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310900322.0A CN116632947B (zh) | 2023-07-21 | 2023-07-21 | 一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310900322.0A CN116632947B (zh) | 2023-07-21 | 2023-07-21 | 一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116632947A true CN116632947A (zh) | 2023-08-22 |
| CN116632947B CN116632947B (zh) | 2023-12-05 |
Family
ID=87636899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310900322.0A Active CN116632947B (zh) | 2023-07-21 | 2023-07-21 | 一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116632947B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108616141A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-10-02 | 上海交通大学 | 微电网中lcl并网逆变器功率非线性的控制方法 |
| CN109600063A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-04-09 | 国网福建省电力有限公司漳州供电公司 | 一种svpwm与滑模变结构的相结合的并网逆变器控制方法 |
| CN109672212A (zh) * | 2017-10-17 | 2019-04-23 | 哈尔滨工业大学 | Lcl并网逆变器电流内环全阶滑模虚拟控制方法 |
| CN114665502A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-24 | 上海电机学院 | 基于前馈补偿的lcl型光伏并网逆变器控制方法和装置 |
| CN116073437A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-05-05 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于李雅普诺夫方程的三相并网逆变器下垂控制策略 |
-
2023
- 2023-07-21 CN CN202310900322.0A patent/CN116632947B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109672212A (zh) * | 2017-10-17 | 2019-04-23 | 哈尔滨工业大学 | Lcl并网逆变器电流内环全阶滑模虚拟控制方法 |
| CN108616141A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-10-02 | 上海交通大学 | 微电网中lcl并网逆变器功率非线性的控制方法 |
| CN109600063A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-04-09 | 国网福建省电力有限公司漳州供电公司 | 一种svpwm与滑模变结构的相结合的并网逆变器控制方法 |
| CN114665502A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-24 | 上海电机学院 | 基于前馈补偿的lcl型光伏并网逆变器控制方法和装置 |
| CN116073437A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-05-05 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于李雅普诺夫方程的三相并网逆变器下垂控制策略 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116632947B (zh) | 2023-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10439511B2 (en) | Three phase inverter grid voltage feed forward method under unbalanced operating conditions | |
| WO2022027722A1 (zh) | 一种基于pi和mpr的光伏lcl并网逆变器谐波抑制方法 | |
| Mohammadi et al. | Combined control method for grid‐side converter of doubly fed induction generator‐based wind energy conversion systems | |
| CN109474014B (zh) | 一种对双馈风场接入电网友好性的量化评估方法 | |
| Liu et al. | Dynamic performance improvement of single‐phase PWM converters with power hysteresis control scheme | |
| CN107302219A (zh) | 一种有源电力滤波器电网角度的闭环控制方法 | |
| CN113162021A (zh) | 基于不确定干扰估计的vsc内环电流控制方法 | |
| Diao et al. | A real-time open-circuit fault diagnosis method based on hybrid model flux observer for voltage source inverter fed sensorless vector controlled drives | |
| CN110266044B (zh) | 一种基于储能变流器的微电网并网控制系统及方法 | |
| Liu et al. | Model predictive power control for grid‐connected ac–dc converters with trajectory optimisation of the modulated voltage vector | |
| Zarei et al. | Switch fault tolerant model-based predictive control of a VSC connected to the grid | |
| Huang et al. | Comparison of three small-signal stability analysis methods for grid-following inverter | |
| CN117293901B (zh) | 一种并网逆变器控制结构识别方法、系统、设备和介质 | |
| JP6437807B2 (ja) | インバータ回路を制御する制御回路、および、当該制御回路を備えたインバータ装置 | |
| Dai et al. | A practical impedance modeling method of MMC-HVDC transmission system for medium-and high-frequency resonance analysis | |
| CN116632947B (zh) | 一种并网逆变器瞬态稳定区域改善控制方法及系统 | |
| CN117477594A (zh) | 一种自同步电源功率波动抑制方法 | |
| WO2023115991A1 (zh) | 柔性直流输电系统直流侧振荡抑制方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备 | |
| CN110429836B (zh) | 一种三相pwm整流器的控制方法及装置 | |
| CN111769574A (zh) | 基于能量耗散的直驱风场次/超频振荡抑制方法及装置 | |
| CN113206512A (zh) | 一种基于前向通道滤波的柔直高频振荡控制方法及装置 | |
| CN112467776A (zh) | 电流源型变流器系统、控制方法及空间矢量调制方法 | |
| Das et al. | Reduced sensor operation and power quality improvement in grid‐tied doubly fed induction generator using composite and twin frequency generalised integrators | |
| Abiri et al. | A sensorless and simple controller for VSC based HVDC systems | |
| CN111509726B (zh) | 一种基于动态电压恢复器的锁相环控制方法和系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |