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专利号: 2021103411301
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.不对称负载下储能功率变换器输出电压不平衡抑制方法,其特征在于:包括如下步骤:

步骤1,检测三相四线NPC拓扑中的Uca、Ucb、Ucc,可获得对应的储能功率变换器输出电压矢量VDG,同时检测PCC点处的电压VPCC,均进行正负序分离后分别得到负序分量矢量电压步骤2,对上述步骤1提取到的负序分量矢量电压 进行控制,得到加入不平衡控制时的系统电路,储能功率变换器的输出电压带有负序分量,考虑负序分量时等效为阻抗 和电压源 类比于可等效为谐波电流源的非线性负载,将不对称负载等效为负序电流源 经过控制后,将储能功率变换器和线路阻抗等效为阻抗 进而实现降低PCC点的负序电压分量;

所述步骤2中,提取到的储能功率变换器输出负序电压 进行加权控制得到负序参考电压 令其与PCC点负序电压 成比例关系,控制公式如下:由储能功率变换器侧电压、电流,可以将储能功率变换器侧整体等效为阻抗 公式如下:

通过上述公式(4)、(5)、(6)、(7)中利用参数K进行加权控制,实现对储能功率变换器输出电压负序分量的控制,将储能功率变换器和线路阻抗等效为了小于线路阻抗Zs的阻抗只考虑负序分量时,未加入本不平衡控制策略情况下储能功率变换器由于给定对称参考电压,仅等效为阻抗 由基尔霍夫电压定律可以求出加入本不平衡控制之前PCC点的负序电压公式如下:由加入本不平衡控制策略情况下的系统等效电路,求出加入本不平衡控制之后PCC点的负序电压公式如下:而线路阻抗都是远小于逆变器等效阻抗的,故由公式(8)、(9)可知 因此,

提出的电压型不平衡控制后PCC点的负序电压降低;

步骤3,在加入控制策略后,If为电感电流,通过上述步骤2中的控制,得到负序参考电压与下垂控制得到的正序参考电压 叠加后得到新的参考电压;

步骤4,验证上述步骤1、2、3中分析方法的正确性,对电路进行matlab/simulink仿真。

2.根据权利要求1所述不对称负载下储能功率变换器输出电压不平衡抑制方法,其特征在于:所述步骤1中,三相四线NPC拓扑,Uca、Ucb、Ucc为三相电容电压,L、C分别为LC滤波器的电感和电容,Ifa、Ifb、Ifc为三相的电感电流,Ln为中线电感,r为电感的内阻,Udc为直流侧电压,Udc1、Udc2分别为直流侧分裂电容电压,ia、ib、ic为三相输出电流,Zs为线路阻抗;检测三相电容的电压值Uca、Ucb、Ucc,获得对应的储能功率变换器输出电压VDG,同时检测PCC点处电压VPCC,对两组三相分量分别进行正负序分离,采用正负序分离方法得到 由对称分量法可得如下计算公式:其中, 为三相坐标系下的电压正负序分量, 为α、β坐标系下

+ +

的电压正负序分量,T、T分别为提取正、负序分量的矩阵,C32为Clark矩阵, 可知正序分量分离需要进行90°的相位延迟,故采用二阶广义积分法SOGI实现;

同理可以求出输出电流ia、ib、ic正负序分量,通过正负序电压 和电流 得

+ ‑

到正序功率P和负序功率P的公式如下:

将上述式(3)中求出的正序功率作为下垂控制模块的输入,经过下垂控制公式得到正序参考电压,Pref、Qref为给定的有功和无功参考值,ωref、Uref为给定的电压频率和幅值参考值,k1、k2为有功和无功下垂参数,ω、U为输出参考电压 的频率和幅值;下垂控制公式如下:

3.根据权利要求1所述不对称负载下储能功率变换器输出电压不平衡抑制方法,其特征在于:所述步骤3中,得的正序和负序参考电压 相加,得到新的参考电压,通过SVPWM调制后得到变换器开关信号,实现对储能功率变换器输出电压的控制。

4.根据权利要求1所述不对称负载下储能功率变换器输出电压不平衡抑制方法,其特征在于:所述步骤4中,验证上述步骤1、2、3中分析方法的正确性,对电路进行simulink仿‑3 ‑5真,在上述公式(7)中的K取3,滤波器选用L=2e H、C=3e F的LC滤波器,线路阻抗Zs=0.13

Ω,A、B相负载均为P=10e W的阻性负载,C相空载,仿真结果为加入不平衡控制前后PCC点电压不平衡度波形和加入不平衡控制前后PCC点电压负序分量的d‑q分量波形,加入不平衡控制前后PCC点电压不平衡度波形中1.5s前的不平衡度约为4%,加入控制效果后不平衡度降约为3%,不平衡度下降了25%左右;加入不平衡控制前后PCC点电压负序分量的d‑q分量波形中1.5s加入控制后负序分量中的二倍频分量明显下降,仿真结果验证了本发明的可行性,有效地降低了不对称负载下PCC点处的不平衡度。