CN117811100A - 辅助逆变器的并网控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种辅助逆变器的并网控制方法、装置、设备及存储介质,包括:计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压;基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压;根据补偿后的基波正序参考电压、基波负序参考电压和基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量;基于参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量获得控制信号,控制信号用于调节辅助逆变器的输出。本申请的方案,提高了并网控制的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及电力技术领域,尤其涉及一种辅助逆变器的并网控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
城市轨道交通行业作为国民经济的基础性行业之一,一直受到国家和各级政府的高度重视,并作为国家产业政策的重点支持对象之一。辅助供电设备作为城市轨道交通产品的重要电气部件,其主要组成由辅助逆变器和蓄电池充电机,承担着城轨列车除牵引电机外的所有交流、直流设备的用电需求。
目前,为保证整车运行的舒适性和供电冗余性,多采用并网供电方式。为了简化互联电路,目前轨道交通行业均采用无互联线的下垂控制技术进行多台辅助逆变器并网。基于辅助逆变器并网后稳定、安全性考虑,通常在控制上引入虚拟阻抗。
实际应用中,引入虚拟阻抗后输出的稳定性、功率解耦、无功环流问题等都得以解决,但是带来了电压跌落问题,尤其在重载条件下,逆变器输出的电压难以满足轨道交通行业对交流输出电压幅值的相应要求,并网控制的准确性较低。
发明内容
本申请提供一种辅助逆变器的并网控制方法、装置、设备及存储介质,用以解决电并网控制的准确性较低的技术问题。
第一方面,本申请提供一种辅助逆变器的并网控制方法,所述方法包括:根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压;其中,所述交流电抗器电流、所述交流输出相电压和所述交流输出电流基于辅助逆变器的实际输出获得;基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对所述基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压;以及,根据所述补偿后的基波正序参考电压、所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量;将所述参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及所述交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量输入电压控制环,并对所述电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,所述控制信号用于调节所述辅助逆变器的输出。
可选的,所述基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对所述基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压,包括:计算预设的目标参考电压的正序分量和所述当前的参考电压的正序分量之间的差值与电压幅值补偿系数的乘积,获得所述基波正序参考电压对应的补偿电压;计算所述补偿电压与所述基波正序参考电压的加和结果,得到所述补偿后的基波正序参考电压。
可选的,所述计算预设的目标参考电压的正序分量和所述当前的参考电压的正序分量之间的差值与电压幅值补偿系数的乘积,获得所述基波正序参考电压对应的补偿电压之前,所述方法还包括:获取虚拟阻抗对应的第一电压偏差以及下垂控制对应的下垂方程所对应的第二电压偏差;计算所述第一电压偏差与所述第二电压偏差的加和结果,得到当前的总电压偏差;计算所述总电压偏差与幅值差值的比值,得到所述电压幅值补偿系数;其中,所述幅值差值为所述交流母线额定相电压峰值和所述辅助逆变器的电容电压幅值之间差值。
可选的,所述获取虚拟阻抗对应的第一电压偏差以及下垂控制对应的下垂方程所对应的第二电压偏差,包括:计算所述辅助逆变器输出的有功功率和所述虚拟阻抗中的电阻分量的第一乘积结果,以及所述辅助逆变器的无功输出功率、所述虚拟阻抗中的电感分量以及所述辅助逆变器电容电压的频率的第二乘积结果;将所述第一乘积结果和所述第二乘积结果进行加和计算,并将加和计算的结果与所述辅助逆变器的电容电压幅值的比值,作为所述第一电压偏差;计算所述下垂方程对应的下垂系数与所述辅助逆变器的无功输出功率的乘积,得到所述第二电压偏差;其中,所述下垂系数为所述交流母线额定相电压峰值和所述交流母线最低相电压峰值之间的差值与所述辅助逆变器允许输出的最大无功功率的比值。
可选的,所述根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压,包括:基于所述交流电抗器电流的正序分量和所述交流输出相电压的正序分量,获得所述辅助逆变器输出的有功功率和无功功率,并对所述有功功率和所述无功功率进行下垂控制,获得所述辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值和幅值;基于所述辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值和幅值,进行基波正序参考电压处理,获得所述基波正序参考电压;分别计算所述交流输出电流的正序分量、所述交流输出电流的负序分量和所述交流输出电流的零序分量与虚拟阻抗中的电阻分量的乘积,获得所述虚拟阻抗上的压降的正序分量、负序分量和零序分量;分别对所述虚拟阻抗上的压降的负序分量和零序分量,进行基波负序参考电压处理,获得所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压。
可选的,所述根据所述补偿后的基波正序参考电压、所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,包括:计算所述补偿后的基波正序参考电压与所述虚拟阻抗上的压降的正序分量之间的差值,获得所述补偿后的参考电压的正序分量;将所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压分别作为所述参考点电压的负序分量和零序分量。
可选的,所述根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压之前,所述方法还包括:基于辅助逆变器的实际输出,提取获得所述交流电抗器电流、所述交流输出相电压以及所述交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量;分别对提取获得的所述交流电抗器电流、所述交流输出相电压以及所述交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量进行d-q变换。
第二方面,本申请提供一种辅助逆变器的并网控制装置,所述装置包括:第一计算模块,用于根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压;其中,所述交流电抗器电流、所述交流输出相电压和所述交流输出电流基于辅助逆变器的实际输出获得;补偿模块,用于基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对所述基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压;第一处理模块,用于根据所述补偿后的基波正序参考电压、所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量;第二处理模块,用于将所述参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及所述交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量输入电压控制环,并对所述电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,所述控制信号用于调节所述辅助逆变器的输出。
可选的,所述补偿模块,具体用于:计算预设的目标参考电压的正序分量和所述当前的参考电压的正序分量之间的差值与电压幅值补偿系数的乘积,获得所述基波正序参考电压对应的补偿电压;计算所述补偿电压与所述基波正序参考电压的加和结果,得到所述补偿后的基波正序参考电压。
可选的,所述装置还包括:获取模块,用于获取虚拟阻抗对应的第一电压偏差以及下垂控制对应的下垂方程所对应的第二电压偏差;第二计算模块,用于计算所述第一电压偏差与所述第二电压偏差的加和结果,得到当前的总电压偏差;第三计算模块,用于计算所述总电压偏差与幅值差值的比值,得到所述电压幅值补偿系数;其中,所述幅值差值为所述交流母线额定相电压峰值和所述辅助逆变器的电容电压幅值之间差值。
可选的,所述获取模块,具体用于:计算所述辅助逆变器输出的有功功率和所述虚拟阻抗中的电阻分量的第一乘积结果,以及所述辅助逆变器的无功输出功率、所述虚拟阻抗中的电感分量以及所述辅助逆变器电容电压的频率的第二乘积结果;将所述第一乘积结果和所述第二乘积结果进行加和计算,并将加和计算的结果与所述辅助逆变器的电容电压幅值的比值,作为所述第一电压偏差;计算所述下垂方程对应的下垂系数与所述辅助逆变器的无功输出功率的乘积,得到所述第二电压偏差;其中,所述下垂系数为所述交流母线额定相电压峰值和所述交流母线最低相电压峰值之间的差值与所述辅助逆变器允许输出的最大无功功率的比值。
可选的,所述第一计算模块,具体用于:基于所述交流电抗器电流的正序分量和所述交流输出相电压的正序分量,获得所述辅助逆变器输出的有功功率和无功输出功率,并对所述有功功率和所述无功功率进行下垂控制,获得所述辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值和幅值;基于所述辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值和幅值,进行基波正序参考电压处理,获得所述基波正序参考电压;分别计算所述交流输出电流的正序分量、所述交流输出电流的负序分量和所述交流输出电流的零序分量与虚拟阻抗中的电阻分量的乘积,获得所述虚拟阻抗上的压降的正序分量、负序分量和零序分量;分别对所述虚拟阻抗上的压降的负序分量和零序分量,进行基波负序参考电压处理,获得所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压。
可选的,所述第一处理模块,具体用于:计算所述补偿后的基波正序参考电压与所述虚拟阻抗上的压降的正序分量之间的差值,获得所述补偿后的参考电压的正序分量;将所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压分别作为所述参考点电压的负序分量和零序分量。
可选的,所述装置还包括:采集模块,用于基于辅助逆变器的实际输出,提取获得所述交流电抗器电流、所述交流输出相电压以及所述交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量;转换模块,用于分别对提取获得的所述交流电抗器电流、所述交流输出相电压以及所述交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量进行d-q变换。
第三方面,本申请提供一种电子设备,包括:处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器;所述存储器存储计算机执行指令;所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令,以实现用于实现如前所述的方法。
第四方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令,所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如前所述的方法。
本申请提供的辅助逆变器的并网控制方法、装置、设备及存储介质中,首先,根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压;然后,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压;以及,根据补偿后的基波正序参考电压、基波负序参考电压和基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量;最后,将参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量输入电压控制环,并对电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,控制信号用于调节辅助逆变器的输出。本申请的方案中,预设的目标输出电压的正序分量是基于轨道交通行业的交流输出电压要求确定的,预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距;可以理解,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,在此基础上计算可以获得准确的控制信号,能够保证控制辅助逆变器输出满足轨道交通行业要求的交流输出电压,因此,本申请的方案,提高了并网控制的准确性。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为一种示例的辅助逆变器的并网控制的场景示意图;
图2为本申请实施例一提供的一种辅助逆变器的并网控制方法的流程示意图;
图3为本申请实施例二提供的一种辅助逆变器的并网控制方法的流程示意图;
图4为本申请实施例二提供的未采用电压补偿时逆变器输出电压峰值波形图;
图5为本申请实施例二提供的采用电压补偿时逆变器输出电压峰值波形图;
图6为本申请实施例三提供的一种辅助逆变器的并网控制装置的结构示意图;
图7为本申请实施例四提供的电子设备的结构示意图。
通过上述附图,已示出本申请明确的实施例,后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围,而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是,本申请中对于术语的简要说明,仅是为了方便理解接下来描述的实施方式,而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明,这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似或同类的对象或实体,而并不必然意味着限定特定的顺序或先后次序,除非另外注明(Unless otherwise indicated)。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换,例如能够根据本申请实施例图示或描述中给出那些以外的顺序实施。
此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖但不排他的包含,例如,包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。本申请中使用的术语“模块”,是指任何已知或后来开发的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或硬件或/和软件代码的组合,能够执行与该元件相关的功能。
本申请各实施例中使用的术语“逆变器”,是指把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电的转换器。本申请中,辅助逆变器是指应用在城市轨道交通行业中的辅助供电设备中的逆变器,辅助供电设备作为城市轨道交通产品的重要电气部件,其主要组成由辅助逆变器和蓄电池充电机,承担着城轨列车除牵引电机外的所有交流、直流设备的用电需求。辅助逆变器的作用是将受电公网提供的1500V直流电逆变为3相380V和单相的220V交流电,供给整车交流负载。
结合实际应用场景进行说明,图1为一种示例的辅助逆变器的并网控制的场景示意图,如图1所示,辅助逆变器100将逆变器输入直流电压Vdc,逆变为三相的交流电抗器电流iLabc和单相的220V交流电,供给整车交流负载。具体的,在交流电抗器电流iLabc的每一相的输出端和母线之间的传输路径均串联有一个交流滤波电感Lf,在辅助逆变器用于输出单相的220V交流电的输出端和母线之间的传输路径串联有一个交流滤波电感Ln,并且,在交流电抗器电流iLabc的每一相和单相的220V交流电之间设置有交流滤波电容Cf。如图1所示,并网控制模块101基于辅助逆变器100的实际输出交流电抗器电流iLabc交流输出相电压VCabc以及交流输出电流iOabc控制辅助逆变器的输出的交流电抗器电流iLabc的大小,实现辅助逆变器的闭环并网控制。
目前,为保证整车运行的舒适性和供电冗余性,多采用并网供电方式。为了简化互联电路,目前轨道交通行业均采用无互联线的下垂控制技术进行多台辅助逆变器并网。基于辅助逆变器并网后稳定、安全性考虑,通常在控制上引入虚拟阻抗。
实际应用中,引入虚拟阻抗后输出的稳定性、功率解耦、无功环流问题等都得以解决,但是带来了电压跌落问题,尤其在重载条件下,逆变器输出的电压难以满足轨道交通行业对交流输出电压幅值的相应要求,并网控制的准确性较低。
本申请提供的电流检测的方法,旨在解决现有技术的如上技术问题。本申请各实施的方案中,预设的目标输出电压的正序分量是基于轨道交通行业的交流输出电压要求确定的,预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距;可以理解,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,在此基础上计算可以获得准确的控制信号,能够保证控制辅助逆变器输出满足轨道交通行业要求的交流输出电压,因此,本申请的方案,提高了并网控制的准确性。下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。在本申请的描述中,除非另有明确的规定和限定,各术语应在本领域内做广义理解。下面将结合附图,对本申请的实施例进行描述。
实施例一
图2为本申请实施例一提供的一种辅助逆变器的并网控制方法的流程示意图,本实施例提供了一种辅助逆变器的并网控制方法,如图1所示,该方法包括以下步骤:
步骤201:根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压;
步骤202:基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压;
步骤203:根据补偿后的基波正序参考电压、基波负序参考电压和基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量;
步骤204:将参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量输入电压控制环,并对电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,控制信号用于调节辅助逆变器的输出。
实际应用中,该辅助逆变器的并网控制方法的执行主体可以为辅助逆变器的并网控制装置,辅助逆变器的并网控制装置的实现方式有多种,比如,可以通过计算机程序实现,例如,应用软件等;或者,例如,芯片等。也可以实现为存储有相关计算机程序的介质,例如,U盘、云盘等;再或者,还可以通过集成或安装有相关计算机程序的实体装置实现,比如,服务器等。
结合图1,交流电抗器电流iLabc、交流输出相电压VCabc和交流输出电流iOabc基于辅助逆变器的实际输出获得的。具体的,可以交流电抗器电流iLabc的每一相的输出端(交流滤波电感Ln的左侧)提取获得交流电抗器电流iLabc对应的正序分量iLabc +、负序分量iLabc -和零序分量iLabc 0。提取三个交流滤波电容Cf两端的电压,获得逆变器输出端三相的交流输出相电压VCabc对应的正序分量VCabc +、负序分量VCabc -以及零序分量VCabc 0。通过提取获得为逆变器三相的交流输出电流iOabc对应的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0。
实际应用中,将交流电抗器电流iLabc的正序分量iLabc +和交流输出相电压VCabc的正序分量VCabc +进行基波正序功率计算,并进行下垂控制,获得逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*。基于逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*计算获得基波正序参考电压V0 +。
实际应用中,将交流输出电流iOabc的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0进行虚拟阻抗压降计算,获得虚拟阻抗压降值的正序分量VZ +、负序分量VZ -和零序分量VZ 0。本实施例中,对于虚拟阻抗压降计算的实现方式在此不做限定,例如,设置虚拟阻抗压降计算模块,将交流输出电流iOabc的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0输入至虚拟阻抗压降计算模块中,获得虚拟阻抗压降计算模块输出的虚拟阻抗压降值的正序分量VZ +、负序分量VZ -和零序分量VZ 0。进一步的,基于虚拟阻抗压降值的负序分量VZ -和零序分量VZ 0分别计算获得基波负序参考电压V0 -和基波零序参考电压V0 0。
本实施例中,预设的目标输出电压的正序分量Vref +可以根据轨道交通行业的交流输出电压要求确定。实际应用中,预设的目标输出电压的正序分量Vref +可以根据实际需求调整。例如,逆变器实际输出电流较大时,虚拟阻抗压降值较大,预设的目标输出电压的正序分量Vref +可以设置为较大的数值。再例如,逆变器实际输出电流较小时,虚拟阻抗压降值较小,预设的目标输出电压的正序分量Vref +可以设置为较小的数值。
需要说明的是,辅助逆变器刚上电时,将当前的参考电压的正序分量VCref′设置为预设的目标输出电压的正序分量Vref +,默认为空载,随着负载的增大,可以实现基于预设的目标输出电压的正序分量Vref +与当前的参考电压的正序分量VCref′之间的差值,动态调整控制信号,实现对辅助逆变器的精准控制。
可以理解的是,当前的参考电压的正序分量VCref′是上次补偿获得的。预设的目标输出电压的正序分量Vref +与当前的参考电压的正序分量之间的差值,表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距。因此,基于预设的目标输出电压的正序分量Vref +与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压,可以有效缩小辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距,能够实现提高逆变器并网控制的准确性的有益效果。
具体的,步骤203具体包括:基于补偿后的基波正序参考电压V1 +和虚拟阻抗压降值的正序分量VZ +计算获得补偿后的参考电压的正序分量VCref +。将基波负序参考电压V0 -和基波零序参考电压V0 0分别作为基波负序参考电压VCref -和基波零序参考电压VCref 0。
对于参考电压的负序分量VCref -和零序分量VCref 0以及补偿后的参考电压的正序分量VCref +的确定过程,作为示例,在一种可能的实施方式中,上述步骤204,包括:
计算补偿后的基波正序参考电压与虚拟阻抗上的压降的正序分量之间的差值,获得补偿后的参考电压的正序分量;
将基波负序参考电压和基波零序参考电压分别作为参考点电压的负序分量和零序分量。
本实施例中,基于控制信号的稳定性考虑,设置电压控制环,示例的,电压控制环可以采用PI控制器,以保证控制信号的稳定性。实际应用中,三维空间矢量调制(3D-SVM)基于电压控制环的输出,生成脉宽调制信号以控制辅助逆变器的开关,由此调节辅助逆变器的输出。
可以理解的是,本实施例中,预设的目标输出电压的正序分量是基于轨道交通行业的交流输出电压要求确定的,预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距;可以理解,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,在此基础上计算可以获得准确的控制信号,能够保证控制辅助逆变器输出满足轨道交通行业要求的交流输出电压,因此,本申请的方案,提高了并网控制的准确性。
实际应用中,对于对基波正序参考电压V0 +的补偿方式,不做具体限定。示例的,可以将预设的目标输出电压的正序分量Vref +与当前的参考电压的正序分量VCref′之间的差值,作为基波正序参考电压V0 +对应的补偿电压。可选的,可以将预设的目标输出电压的正序分量Vref +与当前的参考电压的正序分量VCref′之间的差值与补偿系数的乘积,作为基波正序参考电压V0 +对应的补偿电压。
对于对基波正序参考电压V0 +的补偿过程,作为示例,在一种可能的实施方式中,上述步骤202,包括:
计算预设的目标参考电压的正序分量和当前的参考电压的正序分量之间的差值与电压幅值补偿系数的乘积,获得基波正序参考电压对应的补偿电压;
计算上述补偿电压与基波正序参考电压的加和结果,得到补偿后的基波正序参考电压。
具体的,电压幅值补偿系数记为Ke,预设的目标参考电压的正序分量Vref +和当前的参考电压的正序分量VCref′之间的差值为Vref +-VCref′,据此,基波正序参考电压对应的补偿电压可以表示为:Ke*(Vref +-VCref′)。
进一步的,计算补偿电压Ke*(Vref +-VCref′)与基波正序参考电压V0 +的加和结果,得到补偿后的基波正序参考电压V1 +,据此,补偿后的基波正序参考电压V1 +可以表示为:
V1 +=Ke*(Vref +-VCref′)+V0 +
本实施方式中,基于预设的目标输出电压的正序分量和当前的参考电压的正序分量计算获得基波正序参考电压对应的补偿电压,并计算补偿电压与基波正序参考电压的加和结果,得到补偿后的基波正序参考电压,即实现了基波正序参考电压的补偿。其中,预设的目标输出电压的正序分量是基于轨道交通行业的交流输出电压要求确定的,预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距为上次补偿后到本次补偿时段内,随着负载增大所导致的压降;可以理解,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,在此基础上计算可以获得准确的控制信号,能够保证控制辅助逆变器输出满足轨道交通行业要求的交流输出电压,因此,本申请的方案,提高了并网控制的准确性。实际应用中,上述电压幅值补偿系数Ke可以是预先设定的数值,也可以是通过计算获得的。
对于上述电压幅值补偿系数Ke的计算方法,作为示例,在一种可能的实施方式中,上述计算预设的目标参考电压的正序分量和当前的参考电压的正序分量之间的差值与电压幅值补偿系数的乘积,获得基波正序参考电压对应的补偿电压之前,该方法还包括:
获取虚拟阻抗对应的第一电压偏差以及下垂控制对应的下垂方程所对应的第二电压偏差;
计算第一电压偏差与第二电压偏差的加和结果,得到当前的总电压偏差;
计算总电压偏差与幅值差值的比值,得到电压幅值补偿系数;其中,幅值差值为交流母线额定相电压峰值和辅助逆变器的电容电压幅值之间差值。
实际应用中,辅助逆变器目标输出电压与辅助逆变器实际输出的电压之间的差值不仅与无功负荷增减有关,还与辅助逆变器的系统阻抗(例如,输出阻抗、虚拟阻抗)有关,一般的,无功负荷增减与下垂控制相关。辅助逆变器的系统阻抗导致的电压偏差主要是由虚拟阻抗导致的。其中,第一电压偏差ΔE1为虚拟阻抗导致的电压偏差,第二电压偏差ΔE2为下垂控制导致的电压偏差,因此,可以将第一电压偏差ΔE1和第二电压偏差ΔE2的加和结果作为当前的总电压偏差ΔE=ΔE1+ΔE2。
具体的,交流母线额定相电压峰值为En,辅助逆变器的电容电压幅值为E0,幅值差值可以表示为:En-E0。电压幅值补偿系数Ke的表达式为:
本实施方式中,综合考虑了无功负荷增减和辅助逆变器的系统阻抗因素,计算获得当前的总电压偏差,在此基础上,可以准确计算符合当前辅助逆变器并网控制的电压幅值补偿系数,提高了并网控制的准确性。
对于虚拟阻抗对应的第一电压偏差ΔE1以及下垂控制对应的下垂方程所对应的第二电压偏差ΔE2的获取方式,作为示例,在一种可能的实施方式中,上述获取虚拟阻抗对应的第一电压偏差以及下垂控制对应的下垂方程所对应的第二电压偏差,包括:
计算辅助逆变器输出的有功功率和虚拟电感阻值的第一乘积结果,以及辅助逆变器的无功输出功率、虚拟电感值以及辅助逆变器电容电压的频率的第二乘积结果;
将第一乘积结果和第二乘积结果进行加和计算,并将加和计算的结果与辅助逆变器的电容电压幅值的比值,作为第一电压偏差;
计算下垂方程对应的下垂系数与辅助逆变器的无功输出功率的乘积,得到第二电压偏差;其中,下垂系数为交流母线额定相电压峰值和交流母线最低相电压峰值之间的差值与辅助逆变器允许输出的最大无功功率的比值。
示例性的,辅助逆变器输出的有功功率为P,虚拟电感阻值为RV,对应的,第一乘积结果为PRV。辅助逆变器的无功输出功率为Q,虚拟电感值为LV,辅助逆变器电容电压的频率为w0,对应的,第二乘积结果为Qw0LV。
具体的,将第一乘积结果PRV和第二乘积结果Qw0LV进行加和计算得到PRV+Qw0LV,计算加和结果PRV+Qw0LV与辅助逆变器的电容电压幅值E0的比值,得到第一电压偏差ΔE1。第一电压偏差ΔE1的表达式为:
实际应用中,下垂方程为:E=E-nQ,其中,n为下垂系数,Q为辅助逆变器输出的无功功率。下垂系数的表达式为:其中,En交流母线额定相电压峰值,Emin为交流母线最低相电压峰值,Qmax为辅助逆变器允许输出的最大无功功率。
具体的,下垂控制对应的下垂方程所对应的第二电压偏差ΔE2可以表示为:
结合上述说明,总电压偏差ΔE为虚拟阻抗导致的第一电压偏差ΔE1与第二电压偏差ΔE2的加和结果,即总电压偏差ΔE=ΔE1+ΔE2=Ke(En-E0)。
整理可以得到电压幅值补偿系数Ke为:
实际应用中,电压幅值补偿系数Ke的取值范围为Kemin≤Ke≤Kemax。当辅助逆变器空载运行时,辅助逆变器输出的有功功率P和辅助逆变器输出的无功功率Q数值均为0,此时,可以认为辅助逆变器的电容电压幅值E0等于交流输出相电压的最大电压幅值等于交流输出相电压的最大电压幅值Emax,即E0=Emax,可以得到电压幅值补偿系数的最小值为Kemin=0。
对应的,当逆变器满载运行时,输出最大有功功率Pmax和无功功率Qmax,此时,可以认为辅助逆变器的电容电压幅值E0等于交流输出相电压的最大电压幅值等于交流母线最低相电压峰值Emin,辅助逆变器电容电压的频率w0等于辅助逆变器电容电压的最小频率wmin,即w0=wmin。可以得到电压幅值补偿系数Ke的最大值表达式为:
本实施方式中,综合考虑了无功负荷增减和辅助逆变器的系统阻抗因素,计算获得符合当前辅助逆变器并网控制的电压幅值补偿系数,提高了并网控制的准确性。
关于基波正序参考电压V0 +、基波负序参考电压V0 -和基波零序参考电压V0 0的计算过程,作为示例,在一种可能的实施方式中,上述步骤201包括:
基于交流电抗器电流的正序分量和交流输出相电压的正序分量,获得辅助逆变器输出的有功功率和无功功率,并对有功功率和无功功率进行下垂控制,获得辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值和幅值;
基于辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值和幅值,计算获得基波正序参考电压;
分别计算交流输出电流的正序分量、交流输出电流的负序分量和交流输出电流的零序分量与虚拟电感阻值的乘积,获得虚拟阻抗上的压降的正序分量、负序分量和零序分量;
分别基于虚拟阻抗上的压降的负序分量和零序分量,计算获得基波负序参考电压和基波零序参考电压。
实际应用中,将交流电抗器电流iLabc的正序分量iLabc +和交流输出相电压VCabc的正序分量VCabc +进行基波正序功率计算,获得逆变器输出的有功功率P和逆变器输出的无功功率Q。具体的,对于基波正序功率计算的实现方式在此不做限定,例如,设置基波正序功率计算模块,将交流电抗器电流iLabc的正序分量iLabc +和交流输出相电压VCabc的正序分量VCabc +输入至基波正序功率计算模块中,获得基波正序功率计算模块输出的逆变器输出的有功功率P和逆变器输出的无功功率Q。
进一步的,基于逆变器输出的有功功率P和逆变器输出的无功功率Q进行下垂控制,获得逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*。具体的,对于下垂控制的实现方式在此不做限定,例如,设置下垂控制模块,将逆变器输出的有功功率P和逆变器输出的无功功率Q输入至下垂控制模块,得到下垂控制模块输出的逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*。
进一步的,基于逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*计算获得基波正序参考电压V0 +。具体的,对于基波正序参考电压的计算方式在此不做限定,例如,设置基波正序参考电压模块,将逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*输入至基波正序参考电压模块中,得到基波正序参考电压模块输出的基波正序参考电压V0 +。
具体的,虚拟电感阻值为RV,计算交流输出电流iOabc的正序分量iOabc +与虚拟电感阻值为RV的乘积可以得到虚拟阻抗上的压降的正序分量VZ +;计算交流输出电流iOabc的负序分量iOabc -与虚拟电感阻值为RV的乘积可以得到虚拟阻抗上的压降的负序分量VZ -;计算交流输出电流iOabc的零序分量iOabc 0与虚拟电感阻值为RV的乘积可以得到虚拟阻抗上的压降的零序分量VZ 0。
进一步的,分别基于虚拟阻抗上的压降的负序分量VZ -和零序分量VZ 0,计算获得基波负序参考电压V0 -和基波零序参考电压V0 0。具体的,对于基波负序参考电压和基波零序参考电压的计算在此不做限定,例如,设置基波负序、基波零序参考电压模块,将虚拟阻抗上的压降的负序分量VZ -和零序分量VZ 0输入至基波负序、基波零序参考电压模块中,得到基波负序、基波零序参考电压模块输出的基波正序参考电压V0 +基波负序参考电压V0 -和基波零序参考电压V0 0。
本实施方式中,根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压。进一步的,预设的目标输出电压的正序分量是基于轨道交通行业的交流输出电压要求确定的,预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距为上次补偿后到本次补偿时段内,随着负载增大所导致的压降;可以理解,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,在此基础上计算可以获得准确的控制信号,能够保证控制辅助逆变器输出满足轨道交通行业要求的交流输出电压,因此,本申请的方案,提高了并网控制的准确性。
实际应用中,基于辅助逆变器的实际输出获得交流电抗器电流iLabc、交流输出相电压VCabc和交流输出电流iOabc之后,为了简化辅助逆变器的并网控制方法,便于后续计算和分析,可以对交流电抗器电流iLabc、交流输出相电压VCabc和交流输出电流iOabc进行预处理,进一步提高辅助逆变器的并网控制的效率。作为示例,在一种可能的实施方式中,上述步骤201之前,该方法还包括:
基于辅助逆变器的实际输出,提取获得交流电抗器电流、交流输出相电压以及交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量;
分别对提取获得的交流电抗器电流、交流输出相电压以及交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量进行d-q变换。
结合上述示例,交流电抗器电流iLabc、交流输出相电压VCabc和交流输出电流iOabc基于辅助逆变器的实际输出获得的。具体的,可以交流电抗器电流iLabc的每一相的输出端(交流滤波电感Ln的左侧)提取获得交流电抗器电流iLabc对应的正序分量iLabc +、负序分量iLabc -和零序分量iLabc 0。提取三个交流滤波电容Cf两端的电压,获得逆变器输出端三相的交流输出相电压VCabc对应的正序分量VCabc +、负序分量VCabc -以及零序分量VCabc 0。通过提取获得为逆变器三相的交流输出电流iOabc对应的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0。
其中,d-q变换可以将三相电流或电压投影到随着转子旋转的直轴(d轴),交轴(q轴)与垂直于dq平面的零轴(0轴)上去,从而实现对电流或电压的简化作用,即从abc坐标系变换到dq坐标系。
具体的,在提取获得交流电抗器电流iLabc对应的正序分量iLabc +、负序分量iLabc -和零序分量iLabc 0之后,对交流电抗器电流iLabc对应的正序分量iLabc +、负序分量iLabc -和零序分量iLabc 0进行d-q变换,将d-q变换后,交流电抗器电流iLabc对应的正序分量、负序分量和零序分量分别记为以及/>在提取获得交流输出相电压VCabc对应的正序分量VCabc +、负序分量VCabc -以及零序分量VCabc 0之后,对交流输出相电压VCabc对应的正序分量VCabc +、负序分量VCabc -以及零序分量VCabc 0进行d-q变换,将d-q变换后,交流输出相电压VCabc对应的正序分量、负序分量和零序分量分别记为VCdq +、VCdq -以及VCdq 0。在提取获得交流输出电流iOabc对应的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0之后,对交流输出电流iOabc对应的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0进行d-q变换,将d-q变换后,交流输出电流iOabc对应的正序分量、负序分量以及零序分量分别记为VCdq +、VCdq -以及VCdq 0。
在此基础上执行步骤201至步骤204。具体的,步骤201具体包括:根据d-q变换后的交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压。
对应的,步骤204具体包括:将参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及d-q变换后交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量输入电压控制环,并对电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,控制信号用于调节辅助逆变器的输出。
本实施方式中,在提取获得交流电抗器电流、交流输出相电压以及交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量之后,对交流电抗器电流、交流输出相电压以及交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量进行d-q变换,可以简化辅助逆变器的并网控制方法,便于后续计算和分析,提高了并网控制的准确性。
本实施例提供的辅助逆变器的并网控制方法中,首先,根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压;然后,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压;以及,根据补偿后的基波正序参考电压、基波负序参考电压和基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量;最后,将参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量输入电压控制环,并对电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,控制信号用于调节辅助逆变器的输出。本申请的方案中,预设的目标输出电压的正序分量是基于轨道交通行业的交流输出电压要求确定的,预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距;可以理解,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,在此基础上计算可以获得准确的控制信号,能够保证控制辅助逆变器输出满足轨道交通行业要求的交流输出电压,因此,本申请的方案,提高了并网控制的准确性。
实施二
图3为本申请实施例二提供的一种辅助逆变器的并网控制方法的流程示意图,本实施例提供了一种辅助逆变器的并网控制方法,如图3所示,该方法包括如下步骤:
步骤1、提取获得交流电抗器电流iLabc对应的正序分量iLabc +、负序分量iLabc -和零序分量iLabc 0;提取获得交流输出相电压VCabc对应的正序分量VCabc +、负序分量VCabc -以及零序分量VCabc 0;提取获得交流输出电流iOabc对应的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0。
步骤2、对交流电抗器电流iLabc对应的正序分量iLabc +、负序分量iLabc -和零序分量iLabc 0进行d-q变换,将d-q变换后,交流电抗器电流iLabc对应的正序分量、负序分量和零序分量分别记为以及/>对交流输出相电压VCabc对应的正序分量VCabc +、负序分量VCabc -以及零序分量VCabc 0进行d-q变换,将d-q变换后,交流输出相电压VCabc对应的正序分量、负序分量和零序分量分别记为VCdq +、VCdq -以及VCdq 0。对交流输出电流iOabc对应的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0进行d-q变换,将d-q变换后,交流输出电流iOabc对应的正序分量、负序分量以及零序分量分别记为VCdq +、VCdq -以及VCdq 0。
步骤3、基于d-q变换后的交流电抗器电流的正序分量和交流输出相电压的正序分量VCdq +,获得辅助逆变器输出的有功功率P和无功功率Q,并对有功功率P和无功功率Q进行下垂控制,获得辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*。
步骤4、基于辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*,计算获得基波正序参考电压V0 +。
步骤5、分别计算d-q变换后的交流输出电流的正序分量VCdq +、交流输出电流的负序分量VCdq -和交流输出电流的零序分量VCdq 0与虚拟电感阻值RV的乘积,获得d-q坐标下,虚拟阻抗上的压降的正序分量、负序分量和零序分量,记为Vzdq +、Vzdq -和Vzdq 0。
步骤6、分别基于d-q坐标下的虚拟阻抗上的压降的负序分量Vzdq -和零序分量Vzdq 0,计算获得基波负序参考电压V0 -和基波零序参考电压V0 0。
步骤7、计算预设的目标参考电压的正序分量Vref +和当前的参考电压的正序分量之间的差值与电压幅值补偿系数Ke的乘积,获得基波正序参考电压对应的补偿电压;
步骤8、计算上述补偿电压与基波正序参考电压的加和结果,得到补偿后的基波正序参考电压,V1 +=Ke*(Vref +-VCref′)+V0 +。
步骤9、计算补偿后的基波正序参考电压V1 +与d-q坐标下虚拟阻抗上的压降的正序分量Vzdq +之间的差值,获得补偿后的参考电压的正序分量VCref +;
步骤10、将基波负序参考电压V0 -和基波零序参考电压V0 0分别作为参考电压的负序分量VCref -和零序分量VCref 0。
步骤11、将参考电压的负序分量VCref -和零序分量VCref 0以及补偿后的参考电压的正序分量VCref +,以及d-q变换后交流输出相电压的正序分量VCdq +、负序分量VCdq -和零序分量VCdq 0输入电压控制环,并对电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,控制信号用于调节辅助逆变器的输出。
需要说明的是,辅助逆变器刚上电时,将当前的参考电压的正序分量VCref′设置为预设的目标输出电压的正序分量Vref +,默认为空载,随着负载的增大,可以实现基于预设的目标输出电压的正序分量Vref +与当前的参考电压的正序分量VCref′之间的差值,动态调整控制信号,实现对辅助逆变器的精准控制。
为了更加理解方案,结合实际仿真示例进行说明,仿真系统参数设置详见表1,基于表1中的参数,按照上述实施例所示的方法,计算得到总电压偏差ΔE约为30.42V,电压幅值补偿系数Ke的最大值Kemax约为2.2,电压幅值补偿系数范围Ke为0≤Ke≤2.2。
表1
基于表1中的参数设置仿真系统,以下对电压幅值补偿系数Ke的正常下垂控制和电压幅值补偿系数Ke为1情况下,在不同负载条件下进行对比说明。图4为本申请实施例二提供的未采用电压补偿时逆变器输出电压峰值波形图,图5为本申请实施例二提供的采用电压补偿时逆变器输出电压峰值波形图。图4和图5为两台逆变器并网输出的母线电压、电流波形。两台逆变器功率均分,单台逆变器容量在0~1.5s输出功率为2kVA;在1.5s~2.5s为输出额定功率40kVA;在2.5~3.5s为输出2倍额定功率80kVA;在3.5~5.5s为输出3倍功率120kVA。
表2
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表3
具体的,表2为未采用电压补偿时不同负载条件下逆变器输出电压峰值,表3为采用电压补偿时不同负载条件下逆变器输出电压峰值。可以理解,结合图4、图5、表2和表3,结合以上分析可以得出,采用虚拟阻抗方法的逆变器输出电压和理想电压相差较大,当采用逆变器输出电压补偿方法后,逆变器实际输出电压接近理想电压,可以满足逆变器交流母线电压的供电需求。
本实施例提供的辅助逆变器的并网控制方法中,首先,根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压;然后,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压;以及,根据补偿后的基波正序参考电压、基波负序参考电压和基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量;最后,将参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量输入电压控制环,并对电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,控制信号用于调节辅助逆变器的输出。本申请的方案中,预设的目标输出电压的正序分量是基于轨道交通行业的交流输出电压要求确定的,预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距;可以理解,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,在此基础上计算可以获得准确的控制信号,能够保证控制辅助逆变器输出满足轨道交通行业要求的交流输出电压,因此,本申请的方案,提高了并网控制的准确性。
实施例三
图6为本申请实施例三提供的一种辅助逆变器的并网控制装置的结构示意图,本实施例提供了一种辅助逆变器的并网控制装置,如图6所示,该装置包括:
第一计算模块61,用于根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压;其中,交流电抗器电流、交流输出相电压和交流输出电流基于辅助逆变器的实际输出获得;
补偿模块62,用于基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压;
第一处理模块63,用于根据补偿后的基波正序参考电压、基波负序参考电压和基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量;
第二处理模块64,用于将参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量输入电压控制环,并对电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,控制信号用于调节辅助逆变器的输出。
结合图1,交流电抗器电流iLabc、交流输出相电压VCabc和交流输出电流iOabc基于辅助逆变器的实际输出获得的。具体的,可以交流电抗器电流iLabc的每一相的输出端(交流滤波电感Ln的左侧)提取获得交流电抗器电流iLabc对应的正序分量iLabc +、负序分量iLabc -和零序分量iLabc 0。提取三个交流滤波电容Cf两端的电压,获得逆变器输出端三相的交流输出相电压VCabc对应的正序分量VCabc +、负序分量VCabc -以及零序分量VCabc 0。通过提取获得为逆变器三相的交流输出电流iOabc对应的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0。
实际应用中,将交流电抗器电流iLabc的正序分量iLabc +和交流输出相电压VCabc的正序分量VCabc +进行基波正序功率计算,并进行下垂控制,获得逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*。基于逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*计算获得基波正序参考电压V0 +。
实际应用中,将交流输出电流iOabc的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0进行虚拟阻抗压降计算,获得虚拟阻抗压降值的正序分量VZ +、负序分量VZ -和零序分量VZ 0。本实施例中,对于虚拟阻抗压降计算的实现方式在此不做限定,例如,设置虚拟阻抗压降计算模块,将交流输出电流iOabc的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0输入至虚拟阻抗压降计算模块中,获得虚拟阻抗压降计算模块输出的虚拟阻抗压降值的正序分量VZ +、负序分量VZ -和零序分量VZ 0。进一步的,基于虚拟阻抗压降值的负序分量VZ -和零序分量VZ 0分别计算获得基波负序参考电压V0 -和基波零序参考电压V0 0。
本实施例中,预设的目标输出电压的正序分量Vref +可以根据轨道交通行业的交流输出电压要求确定。实际应用中,预设的目标输出电压的正序分量Vref +可以根据实际需求调整。例如,逆变器实际输出电流较大时,虚拟阻抗压降值较大,预设的目标输出电压的正序分量Vref +可以设置为较大的数值。再例如,逆变器实际输出电流较小时,虚拟阻抗压降值较小,预设的目标输出电压的正序分量Vref +可以设置为较小的数值。
需要说明的是,辅助逆变器刚上电时,将当前的参考电压的正序分量VCref′设置为预设的目标输出电压的正序分量Vref +,默认为空载,随着负载的增大,可以实现基于预设的目标输出电压的正序分量Vref +与当前的参考电压的正序分量VCref′之间的差值,动态调整控制信号,实现对辅助逆变器的精准控制。
可以理解的是,当前的参考电压的正序分量VCref′是上次补偿获得的。预设的目标输出电压的正序分量Vref +与当前的参考电压的正序分量之间的差值,表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距。因此,基于预设的目标输出电压的正序分量Vref +与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压,可以有效缩小辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距,能够实现提高逆变器并网控制的准确性的有益效果。
可选的,在一种可能的实施方式中,第一处理模块63,具体用于:
计算补偿后的基波正序参考电压与虚拟阻抗上的压降的正序分量之间的差值,获得补偿后的参考电压的正序分量;
将基波负序参考电压和基波零序参考电压分别作为参考点电压的负序分量和零序分量。
本实施例中,基于控制信号的稳定性考虑,设置电压控制环,示例的,电压控制环可以采用PI控制器,以保证控制信号的稳定性。实际应用中,三维空间矢量调制(3D-SVM)基于电压控制环的输出,生成脉宽调制信号以控制辅助逆变器的开关,由此调节辅助逆变器的输出。
可以理解的是,本实施例中,预设的目标输出电压的正序分量是基于轨道交通行业的交流输出电压要求确定的,预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距;可以理解,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,在此基础上计算可以获得准确的控制信号,能够保证控制辅助逆变器输出满足轨道交通行业要求的交流输出电压,因此,本申请的方案,提高了并网控制的准确性。
实际应用中,对于对基波正序参考电压V0 +的补偿方式,不做具体限定。示例的,可以将预设的目标输出电压的正序分量Vref +与当前的参考电压的正序分量VCref′之间的差值,作为基波正序参考电压V0 +对应的补偿电压。可选的,可以将预设的目标输出电压的正序分量Vref +与当前的参考电压的正序分量VCref′之间的差值与补偿系数的乘积,作为基波正序参考电压V0 +对应的补偿电压。
可选的,在一种可能的实施方式中,上述补偿模块62,具体用于:
计算预设的目标参考电压的正序分量和当前的参考电压的正序分量之间的差值与电压幅值补偿系数的乘积,获得基波正序参考电压对应的补偿电压;
计算补偿电压与基波正序参考电压的加和结果,得到补偿后的基波正序参考电压。
具体的,电压幅值补偿系数记为Ke,预设的目标参考电压的正序分量Vref +和当前的参考电压的正序分量VCref′之间的差值为Vref +-VCref′,据此,基波正序参考电压对应的补偿电压可以表示为:Ke*(Vref +-VCref′)。
进一步的,计算补偿电压Ke*(Vref +-VCref′)与基波正序参考电压V0 +的加和结果,得到补偿后的基波正序参考电压V1 +,据此,补偿后的基波正序参考电压V1 +可以表示为:
V1 +=Ke*(Vref +-VCref′)+V0 +
本实施方式中,基于预设的目标输出电压的正序分量和当前的参考电压的正序分量计算获得基波正序参考电压对应的补偿电压,并计算补偿电压与基波正序参考电压的加和结果,得到补偿后的基波正序参考电压,即实现了基波正序参考电压的补偿。其中,预设的目标输出电压的正序分量是基于轨道交通行业的交流输出电压要求确定的,预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距为上次补偿后到本次补偿时段内,随着负载增大所导致的压降;可以理解,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,在此基础上计算可以获得准确的控制信号,能够保证控制辅助逆变器输出满足轨道交通行业要求的交流输出电压,因此,本申请的方案,提高了并网控制的准确性。实际应用中,上述电压幅值补偿系数Ke可以是预先设定的数值,也可以是通过计算获得的。
可选的,在一种可能的实施方式中,该装置还包括:
获取模块,用于获取虚拟阻抗对应的第一电压偏差以及下垂控制对应的下垂方程所对应的第二电压偏差;
第二计算模块,用于计算第一电压偏差与第二电压偏差的加和结果,得到当前的总电压偏差;
第三计算模块,用于计算总电压偏差与幅值差值的比值,得到电压幅值补偿系数;其中,幅值差值为交流母线额定相电压峰值和辅助逆变器的电容电压幅值之间差值。
实际应用中,辅助逆变器目标输出电压与辅助逆变器实际输出的电压之间的差值不仅与无功负荷增减有关,还与辅助逆变器的系统阻抗(例如,输出阻抗、虚拟阻抗)有关,一般的,无功负荷增减与下垂控制相关。辅助逆变器的系统阻抗导致的电压偏差主要是由虚拟阻抗导致的。其中,第一电压偏差ΔE1为虚拟阻抗导致的电压偏差,第二电压偏差ΔE2为下垂控制导致的电压偏差,因此,可以将第一电压偏差ΔE1和第二电压偏差ΔE2的加和结果作为当前的总电压偏差ΔE=ΔE1+ΔE2。
具体的,交流母线额定相电压峰值为En,辅助逆变器的电容电压幅值为E0,幅值差值可以表示为:En-E0。电压幅值补偿系数Ke的表达式为:
本实施方式中,综合考虑了无功负荷增减和辅助逆变器的系统阻抗因素,计算获得当前的总电压偏差,在此基础上,可以准确计算符合当前辅助逆变器并网控制的电压幅值补偿系数,提高了并网控制的准确性。
可选的,在一种可能的实施方式中,上述获取模块,具体用于:
计算辅助逆变器输出的有功功率和虚拟电感阻值的第一乘积结果,以及辅助逆变器的无功输出功率、虚拟电感值以及辅助逆变器电容电压的频率的第二乘积结果;
将第一乘积结果和第二乘积结果进行加和计算,并将加和计算的结果与辅助逆变器的电容电压幅值的比值,作为第一电压偏差;
计算下垂方程对应的下垂系数与辅助逆变器的无功输出功率的乘积,得到第二电压偏差;其中,下垂系数为交流母线额定相电压峰值和交流母线最低相电压峰值之间的差值与辅助逆变器允许输出的最大无功功率的比值。
示例性的,辅助逆变器输出的有功功率为P,虚拟电感阻值为RV,对应的,第一乘积结果为PRV。辅助逆变器的无功输出功率为Q,虚拟电感值为LV,辅助逆变器电容电压的频率为w0,对应的,第二乘积结果为Qw0LV。
具体的,将第一乘积结果PRV和第二乘积结果Qw0LV进行加和计算得到PRV+Qw0LV,计算加和结果PRV+Qw0LV与辅助逆变器的电容电压幅值E0的比值,得到第一电压偏差ΔE1。第一电压偏差ΔE1的表达式为:
实际应用中,下垂方程为:E=E-nQ,其中,n为下垂系数,Q为辅助逆变器输出的无功功率。下垂系数的表达式为:其中,En交流母线额定相电压峰值,Emin为交流母线最低相电压峰值,Qmax为辅助逆变器允许输出的最大无功功率。
具体的,下垂控制对应的下垂方程所对应的第二电压偏差ΔE2可以表示为:
结合上述说明,总电压偏差ΔE为虚拟阻抗导致的第一电压偏差ΔE1与第二电压偏差ΔE2的加和结果,即总电压偏差ΔE=ΔE1+ΔE2=Ke(En-E0)。
整理可以得到电压幅值补偿系数Ke为:
实际应用中,电压幅值补偿系数Ke的取值范围为Kemin≤Ke≤Kemax。当辅助逆变器空载运行时,辅助逆变器输出的有功功率P和辅助逆变器输出的无功功率Q数值均为0,此时,可以认为辅助逆变器的电容电压幅值E0等于交流输出相电压的最大电压幅值等于交流输出相电压的最大电压幅值Emax,即E0=Emax,可以得到电压幅值补偿系数的最小值为Kemin=0。
对应的,当逆变器满载运行时,输出最大有功功率Pmax和无功功率Qmax,此时,可以认为辅助逆变器的电容电压幅值E0等于交流输出相电压的最大电压幅值等于交流母线最低相电压峰值Emin,辅助逆变器电容电压的频率w0等于辅助逆变器电容电压的最小频率wmin,即w0=wmin。可以得到电压幅值补偿系数Ke的最大值表达式为:
本实施方式中,综合考虑了无功负荷增减和辅助逆变器的系统阻抗因素,计算获得符合当前辅助逆变器并网控制的电压幅值补偿系数,提高了并网控制的准确性。
可选的,在一种可能的实施方式中,第一计算模块61,具体用于:
基于交流电抗器电流的正序分量和交流输出相电压的正序分量,获得辅助逆变器输出的有功功率和无功功率,并对有功功率和无功功率进行下垂控制,获得辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值和幅值;
基于辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值和幅值,计算获得基波正序参考电压;
分别计算交流输出电流的正序分量、交流输出电流的负序分量和交流输出电流的零序分量与虚拟电感阻值的乘积,获得虚拟阻抗上的压降的正序分量、负序分量和零序分量;
分别基于虚拟阻抗上的压降的负序分量和零序分量,计算获得基波负序参考电压和基波零序参考电压。
实际应用中,将交流电抗器电流iLabc的正序分量iLabc +和交流输出相电压VCabc的正序分量VCabc +进行基波正序功率计算,获得逆变器输出的有功功率P和逆变器输出的无功功率Q。具体的,对于基波正序功率计算的实现方式在此不做限定,例如,设置基波正序功率计算模块,将交流电抗器电流iLabc的正序分量iLabc +和交流输出相电压VCabc的正序分量VCabc +输入至基波正序功率计算模块中,获得基波正序功率计算模块输出的逆变器输出的有功功率P和逆变器输出的无功功率Q。
进一步的,基于逆变器输出的有功功率P和逆变器输出的无功功率Q进行下垂控制,获得逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*。具体的,对于下垂控制的实现方式在此不做限定,例如,设置下垂控制模块,将逆变器输出的有功功率P和逆变器输出的无功功率Q输入至下垂控制模块,得到下垂控制模块输出的逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*。
进一步的,基于逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*计算获得基波正序参考电压V0 +。具体的,对于基波正序参考电压的计算方式在此不做限定,例如,设置基波正序参考电压模块,将逆变器并网母线电压的角频率参考值ω*和逆变器并网母线电压的幅值V*输入至基波正序参考电压模块中,得到基波正序参考电压模块输出的基波正序参考电压V0 +。
具体的,虚拟电感阻值为RV,计算交流输出电流iOabc的正序分量iOabc +与虚拟电感阻值为RV的乘积可以得到虚拟阻抗上的压降的正序分量VZ +;计算交流输出电流iOabc的负序分量iOabc -与虚拟电感阻值为RV的乘积可以得到虚拟阻抗上的压降的负序分量VZ -;计算交流输出电流iOabc的零序分量iOabc 0与虚拟电感阻值为RV的乘积可以得到虚拟阻抗上的压降的零序分量VZ 0。
进一步的,分别基于虚拟阻抗上的压降的负序分量VZ -和零序分量VZ 0,计算获得基波负序参考电压V0 -和基波零序参考电压V0 0。具体的,对于基波负序参考电压和基波零序参考电压的计算在此不做限定,例如,设置基波负序、基波零序参考电压模块,将虚拟阻抗上的压降的负序分量VZ -和零序分量VZ 0输入至基波负序、基波零序参考电压模块中,得到基波负序、基波零序参考电压模块输出的基波正序参考电压V0 +基波负序参考电压V0 -和基波零序参考电压V0 0。
本实施方式中,根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压。进一步的,预设的目标输出电压的正序分量是基于轨道交通行业的交流输出电压要求确定的,预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距为上次补偿后到本次补偿时段内,随着负载增大所导致的压降;可以理解,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,在此基础上计算可以获得准确的控制信号,能够保证控制辅助逆变器输出满足轨道交通行业要求的交流输出电压,因此,本申请的方案,提高了并网控制的准确性。
可选的,在一种可能的实施方式中,该装置还包括:
采集模块,用于基于辅助逆变器的实际输出,提取获得交流电抗器电流、交流输出相电压以及交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量;
转换模块,用于分别对提取获得的交流电抗器电流、交流输出相电压以及交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量进行d-q变换。
结合上述示例,交流电抗器电流iLabc、交流输出相电压VCabc和交流输出电流iOabc基于辅助逆变器的实际输出获得的。具体的,可以交流电抗器电流iLabc的每一相的输出端(交流滤波电感Ln的左侧)提取获得交流电抗器电流iLabc对应的正序分量iLabc +、负序分量iLabc -和零序分量iLabc 0。提取三个交流滤波电容Cf两端的电压,获得逆变器输出端三相的交流输出相电压VCabc对应的正序分量VCabc +、负序分量VCabc -以及零序分量VCabc 0。通过提取获得为逆变器三相的交流输出电流iOabc对应的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0。
其中,d-q变换可以将三相电流或电压投影到随着转子旋转的直轴(d轴),交轴(q轴)与垂直于dq平面的零轴(0轴)上去,从而实现对电流或电压的简化作用,即从abc坐标系变换到dq坐标系。
具体的,在提取获得交流电抗器电流iLabc对应的正序分量iLabc +、负序分量iLabc -和零序分量iLabc 0之后,对交流电抗器电流iLabc对应的正序分量iLabc +、负序分量iLabc -和零序分量iLabc 0进行d-q变换,将d-q变换后,交流电抗器电流iLabc对应的正序分量、负序分量和零序分量分别记为以及/>在提取获得交流输出相电压VCabc对应的正序分量VCabc +、负序分量VCabc -以及零序分量VCabc 0之后,对交流输出相电压VCabc对应的正序分量VCabc +、负序分量VCabc -以及零序分量VCabc 0进行d-q变换,将d-q变换后,交流输出相电压VCabc对应的正序分量、负序分量和零序分量分别记为VCdq +、VCdq -以及VCdq 0。在提取获得交流输出电流iOabc对应的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0之后,对交流输出电流iOabc对应的正序分量iOabc +、负序分量iOabc -以及零序分量iOabc 0进行d-q变换,将d-q变换后,交流输出电流iOabc对应的正序分量、负序分量以及零序分量分别记为VCdq +、VCdq -以及VCdq 0。
本实施方式中,在提取获得交流电抗器电流、交流输出相电压以及交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量之后,对交流电抗器电流、交流输出相电压以及交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量进行d-q变换,可以简化辅助逆变器的并网控制方法,便于后续计算和分析,提高了并网控制的准确性。
本实施例提供的辅助逆变器的并网控制装置中,首先,第一计算模块根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压;然后,补偿模块基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压;以及,第一处理模根据补偿后的基波正序参考电压、基波负序参考电压和基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量;最后,第二处理模块将参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量输入电压控制环,并对电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,控制信号用于调节辅助逆变器的输出。本申请的方案中,预设的目标输出电压的正序分量是基于轨道交通行业的交流输出电压要求确定的,预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值表征当前辅助逆变器实际输出与目标输出电压之间的差距;可以理解,基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对基波正序参考电压进行补偿,在此基础上计算可以获得准确的控制信号,能够保证控制辅助逆变器输出满足轨道交通行业要求的交流输出电压,因此,本申请的方案,提高了并网控制的准确性。
实施例四
图7为本申请实施例四提供的电子设备的结构示意图,如图7所示,该电子设备包括:
处理器(processor)71,主控装置还包括了存储器(memory)72;还可以包括通信接口(Communication Interface)73和总线74。其中,处理器75、存储器72、通信接口73、可以通过总线74完成相互间的通信。通信接口73可以用于信息传输。处理器71可以调用存储器72中的逻辑指令,以执行上述实施例的方法。
此外,上述的存储器72中的逻辑指令可以通过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。
存储器72作为一种计算机可读存储介质,可用于存储软件程序、计算机可执行程序,如本申请实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器71通过运行存储在存储器72中的软件程序、指令以及模块,从而执行功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例中的方法。
存储器72可包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序;存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外,存储器72可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,上述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令,上述计算机执行指令被处理器执行时用于实现任一实施例中的方法。例如,上述计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
需要说明的是,对于前述的各方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本申请并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本申请,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于可选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
进一步需要说明的是,虽然流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以,以其它的顺序执行。而且,流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
应该理解,上述的装置实施例仅是示意性的,本申请的装置还可通过其它的方式实现。例如,上述实施例中单元/模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式。例如,多个单元、模块或组件可以结合,或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略或不执行。
另外,若无特别说明,在本申请各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个单元/模块中,也可以是各个单元/模块单独物理存在,也可以两个或两个以上单元/模块集成在一起。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件程序模块的形式实现。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是,本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。
Claims (10)
1.一种辅助逆变器的并网控制方法,其特征在于,所述方法包括:
根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压;其中,所述交流电抗器电流、所述交流输出相电压和所述交流输出电流基于辅助逆变器的实际输出获得;
基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对所述基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压;以及,根据所述补偿后的基波正序参考电压、所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量;
将所述参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及所述交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量输入电压控制环,并对所述电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,所述控制信号用于调节所述辅助逆变器的输出。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对所述基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压,包括:
计算预设的目标参考电压的正序分量和所述当前的参考电压的正序分量之间的差值与电压幅值补偿系数的乘积,获得所述基波正序参考电压对应的补偿电压;
计算所述补偿电压与所述基波正序参考电压的加和结果,得到所述补偿后的基波正序参考电压。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述计算预设的目标参考电压的正序分量和所述当前的参考电压的正序分量之间的差值与电压幅值补偿系数的乘积,获得所述基波正序参考电压对应的补偿电压之前,所述方法还包括:
获取虚拟阻抗对应的第一电压偏差以及下垂控制对应的下垂方程所对应的第二电压偏差;
计算所述第一电压偏差与所述第二电压偏差的加和结果,得到当前的总电压偏差;
计算所述总电压偏差与幅值差值的比值,得到所述电压幅值补偿系数;其中,所述幅值差值为所述交流母线额定相电压峰值和所述辅助逆变器的电容电压幅值之间差值。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述获取虚拟阻抗对应的第一电压偏差以及下垂控制对应的下垂方程所对应的第二电压偏差,包括:
计算所述辅助逆变器输出的有功功率和所述虚拟电感阻值的第一乘积结果,以及所述辅助逆变器的无功输出功率、所述虚拟电感值以及所述辅助逆变器电容电压的频率的第二乘积结果;
将所述第一乘积结果和所述第二乘积结果进行加和计算,并将加和计算的结果与所述辅助逆变器的电容电压幅值的比值,作为所述第一电压偏差;
计算所述下垂方程对应的下垂系数与所述辅助逆变器的无功输出功率的乘积,得到所述第二电压偏差;其中,所述下垂系数为所述交流母线额定相电压峰值和所述交流母线最低相电压峰值之间的差值与所述辅助逆变器允许输出的最大无功功率的比值。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压,包括:
基于所述交流电抗器电流的正序分量和所述交流输出相电压的正序分量,获得所述辅助逆变器输出的有功功率和无功功率,并对所述有功功率和所述无功功率进行下垂控制,获得所述辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值和幅值;
基于所述辅助逆变器并网母线电压的角频率参考值和幅值,计算获得所述基波正序参考电压;
分别计算所述交流输出电流的正序分量、所述交流输出电流的负序分量和所述交流输出电流的零序分量与虚拟电感阻值的乘积,获得所述虚拟阻抗上的压降的正序分量、负序分量和零序分量;
分别基于所述虚拟阻抗上的压降的负序分量和零序分量,计算获得所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述补偿后的基波正序参考电压、所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,包括:
计算所述补偿后的基波正序参考电压与所述虚拟阻抗上的压降的正序分量之间的差值,获得所述补偿后的参考电压的正序分量;
将所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压分别作为所述参考点电压的负序分量和零序分量。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法,其特征在于,所述根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压之前,所述方法还包括:
基于辅助逆变器的实际输出,提取获得所述交流电抗器电流、所述交流输出相电压以及所述交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量;
分别对提取获得的所述交流电抗器电流、所述交流输出相电压以及所述交流输出电流各自对应的正序分量、负序分量以及零序分量进行d-q变换。
8.一种辅助逆变器的并网控制装置,其特征在于,所述装置包括:
第一计算模块,用于根据交流电抗器电流的正序分量、交流输出相电压的正序分量和交流输出电流的正序分量、负序分量以及零序分量,计算获得基波正序参考电压、基波负序参考电压以及基波零序参考电压;其中,所述交流电抗器电流、所述交流输出相电压和所述交流输出电流基于辅助逆变器的实际输出获得;
补偿模块,用于基于预设的目标输出电压的正序分量与当前的参考电压的正序分量之间的差值,对所述基波正序参考电压进行补偿,获得补偿后的基波正序参考电压;
第一处理模块,用于根据所述补偿后的基波正序参考电压、所述基波负序参考电压和所述基波零序参考电压,获得参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量;
第二处理模块,用于将所述参考电压的负序分量和零序分量以及补偿后的参考电压的正序分量,以及所述交流输出相电压的正序分量、负序分量和零序分量输入电压控制环,并对所述电压控制环的输出进行三维空间矢量调制,获得控制信号,所述控制信号用于调节所述辅助逆变器的输出。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器;
所述存储器存储计算机执行指令;所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令,以实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令,所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
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CN202311861790.8A CN117811100A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 辅助逆变器的并网控制方法、装置、设备及存储介质 |
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CN202311861790.8A CN117811100A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 辅助逆变器的并网控制方法、装置、设备及存储介质 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117997154A (zh) * | 2024-04-07 | 2024-05-07 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 构网变换器功率控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
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2023
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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