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专利号: 2021106291617
申请人: 合肥学院
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:

1.一种基于双曲正切函数下垂的新能源变流器控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、设系统中变流器台数为N,N台变流器容量相同且输出并联在一起共同接入电网,将其中任意一台变流器标记为变流器#i,即i∈[1,N],N≥2;

步骤2、采样变流器#i的三相输出相电压Uoai,UobiUoci和变流器#i的变流器侧电感电流IL1ai,IL1bi,IL1ci;

步骤3、根据步骤2中得到的变流器#i的三相输出相电压Uoai,Uobi,Uoci、变流器#i的变流器侧电流IL1ai,IL1bi,IL1ci,计算得出变流器#i输出有功功率Poi和变流器#i输出无功功率Qoi,并分别经过低通滤波器滤除高频谐波,得到变流器#i输出平均有功功率 和变流器#i输出平均无功功率变流器#i输出平均有功功率 和变流器#i输出平均无功功率 的计算公式分别为:其中GLF(s)为低通滤波器的传递函数,s为拉普拉斯算子;

步骤4、设有功功率的指令为Prefi,将有功功率的指令Prefi与步骤3中得到的变流器#i输出平均有功功率 作差后得到功率偏差ΔPoi,再经过有功外环控制得到变流器#i角频率指令ωrefi,变流器#i角频率指令ωrefi经积分运算得到变流器#i的相角指令θrefi;所述积分运算的计算公式为:式中,ω0为变流器#i输出电压的额定角频率,ωΔ为变流器#i输出额定容量有功功率时其角频率允许的稳态偏差,tanh为双曲正切函数,λ为变流器#i的有功功率调整系数,π为圆周率,PNi为变流器#i的额定功率;

步骤5、根据步骤3中得到的变流器#i输出平均无功功率 经过无功外环控制算法得到变流器#i的d轴电压闭环指令Udrefi,其计算式为:其中,U0为变流器#i额定输出相电压幅值,ni为变流器#i的无功功率下垂系数;

步骤6、根据步骤2中得到的变流器#i的三相输出相电压Uoai,Uobi,Uoci、变流器#i的变流器侧电流IL1ai,IL1bi,IL1ci和步骤4得出的变流器#i的相角指令θrefi,经同步旋转坐标变换后分别得到变流器#i的输出相电压dq轴分量Uodi,Uoqi和变流器#i的变流器侧电感电流dq轴分量IL1di,IL1qi,其中d轴为有功轴,q轴为无功轴;

步骤7、设变流器#iq轴的电压闭环指令Uqrefi=0,将该变流器#i的q轴电压闭环指令Uqrefi与步骤6中得到的变流器#i的输出相电压q轴分量Uoqi,经过q轴电压闭环控制,得到变流器#iq轴变流器侧电感电流闭环指令IL1qrefi;将步骤5中得到的变流器#i的d轴电压闭环指令Udrefi与步骤6中得到的变流#i的输出相电压d轴分量Uodi,经过d轴电压闭环控制,得到变流器#i的d轴变流器侧电感电流闭环指令IL1drefi;

d轴电压闭环控制方程和q轴电压闭环控制方程分别为:

IL1drefi=(Udrefi‑Uodi)GV(s)

IL1qrefi=(Uqrefi‑Uoqi)GV(s)

其中,GV(s)为输出相电压闭环比例积分调节器,其表达式为:

GV(s)=kpv+kiv/s

kpv为输出相电压闭环比例调节器系数,kiv为输出相电压闭环积分调节器系数;

步骤8,将步骤7中得到的变流器#i的d轴变流器侧电感电流闭环指令IL1drefi与步骤6中得到的变流器#i的d轴变流器侧电感电流分量IL1di,经过d轴变流器侧电感电流闭环控制得到变流器#i的d轴输出信号Uidi;将步骤7中得到的变流器#i的q轴变流器侧电感电流闭环指令IL1qrefi与步骤6中得到的变流器#i的q轴变流器侧电感电流分量IL1qi,经过q轴变流器侧电感电流闭环控制得到q轴输出信号Uiqi;

d轴变流器侧电感电流闭环控制方程和q轴变流器侧电感电流闭环控制方程分别为:Uidi=(IL1drefi‑IL1di)GI(s)

Uiqi=(IL1qrefi‑IL1qi)GI(s)

其中,GI(s)为变流器侧电感电流闭环比例积分调节器,其表达式为:GI(s)=kpi+kii/s

kpi为变流器侧电感电流闭环比例调节器系数,kii为变流器侧电感电流闭环积分调节器系数;

步骤9、将变流器#i的d轴电压闭环指令Udrefi和变流器#i的q轴电压闭环指令Uqrefi作为电压指令前馈,分别加上变流器#i的d轴输出信号Uidi和变流器#i的q轴输出信号Uiqi,得到dq坐标系下的调制波Umdi,Umqi;

Umdi=Uidi+Udrefi

Umqi=Uiqi+Uqrefi

步骤10、将步骤9中得到的dq坐标系下的调制波Umdi,Umqi和步骤4得出的变流器#i的相角指令θrefi,变换得到abc静止坐标系下的调制波Umai,Umbi,Umci,经调制后作为IGBT/MOSFET组成的三相桥式功率电路的驱动信号;

2.根据权利要求1所述的一种基于双曲正切函数下垂的新能源变流器控制方法,其特征在于,权利要求1步骤4所述的有功外环控制采用双曲正切函数下垂控制算法,具体实现方式包括以下两种:(1)通过双曲正切函数实现,其表达式为:

式中,e为自然对数的底数;

(2)通过泰勒级数展开形式实现,其表达式为: