引入廣義積分(General Integral，GI)對其 進行構(gòu)造來模擬運種禪合關(guān)系。對于一個單相正弦輸入信號X，經(jīng)廣義積分后可得到兩個互 相正交的輸出信號ya與ye，其中信號ya與單相正弦輸入信號X相角相同，而信號ye與信號ya正 交，滯后信號ya90%引入反饋后，其控制框圖如圖2所示，在頻域中，單相正弦輸入信號X至 輸出信號ya,e的傳遞函數(shù)化ia,e(s)表示為：
[0043]
[0044] 式中，ω =化f為廣義積分的角頻率，k為增益，S表示頻域下的復(fù)變量。
[0045] (2)I^rk 變換環(huán)節(jié) 202
[0046] 對每一相運用坐標變換，將兩相靜止αβ坐標系轉(zhuǎn)變成兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標系，兩個坐 標系之間的化rk變換矩陣方程如下：
[0047]
[004引Θ為逆變器輸出頻率對應(yīng)的角度。
[0049] (3)功率計算環(huán)節(jié)203
[0050] 具體計算步驟如下。
[0051 ]在旋轉(zhuǎn)dq坐標系下，每相的有功功率與無功功率的計算公式如下：
[0052] 經(jīng)廣義積分環(huán)節(jié)后ya與ye是一對正交的向量，將運一對正交向量看成是兩相靜止 坐標系(α，0)，Ξ相系統(tǒng)的每一單相系統(tǒng)視在功率Sk可表示為：
[0化3]
[0054]則Ξ相系統(tǒng)中每一單相系統(tǒng)的有功功率Pk與無功功率Qk可分別表示為：
[0化5]
[0056] 其中k = a，b，c，表示a，b，cS相，Pk表示某一單相系統(tǒng)的有功功率;Qk表示某一單相 系統(tǒng)的無功功率，51^表示某一相系統(tǒng)的視在功率，化表示某一相系統(tǒng)的電壓，11<^表示某一相 系統(tǒng)的電流矢量，uka表示某一相系統(tǒng)的D軸電壓分量，like表示某一相系統(tǒng)的Q軸電壓分量， ika表示某一單相系統(tǒng)的D軸電流分量，ike表示某一單相系統(tǒng)的Q軸電流分量。
[0057] 對每一相運用化rk變換后，在(d，q)坐標系下，每一相的有功功率Pk與無功功率Qk 可分別表示為：
[0化引
[0059] 在不平衡負載條件下，對解禪后的每一單相系統(tǒng)的功率求和，可得Ξ相組網(wǎng)逆變 器輸出的有功功率P與無功功率Q為：
[0060]
[0061] 其中k = a，b，c，表示a，b，cS相;Pk，表示某一單相系統(tǒng)的有功功率;Qk，表示某一單 相系統(tǒng)的無功功率;Ud，表不Ξ相對稱輸出電壓信號的d軸分量；ikd，表不某一單相系統(tǒng)的d 軸分量;ikq，表不某一單相系統(tǒng)的q軸分量。
[0062] (4)-階低通濾波204
[0063] -階低通濾波環(huán)節(jié)204對計算出的有功功率與無功功率進行濾波，增強系統(tǒng)的一 階慣性環(huán)節(jié)，頻域內(nèi)其傳遞函數(shù)為：
[0064]
[0065] 加入一階慣性環(huán)節(jié)后，頻率對有功電流環(huán)的控制與同步發(fā)電機在沒有調(diào)速器情況 下的自調(diào)節(jié)能力相似，其中Μ為系統(tǒng)的一階慣性常數(shù)，D為系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，它們共同決定了 系統(tǒng)對負載變化的響應(yīng)速度，S表示頻域下的復(fù)變量。
[0066] (5)下垂控制205
[0067] 逆變器下垂控制的思想來源于電力系統(tǒng)同步發(fā)電機的功率調(diào)節(jié)，圖3和圖4闡述了 兩臺采用下垂控制的逆變器并聯(lián)組網(wǎng)的有功功率與無功功率分配關(guān)系。有功功率對頻率， 無功功率對電壓的基本下垂控制方程：
[006引 f-f0 = -kp(p-p0) u-u0 = -kq(Q-Qo)
[0069]式中kp為有功功率下垂系數(shù)，kq為無功功率下垂系數(shù)，Po對應(yīng)在初始頻率設(shè)定點fo 與初始電壓設(shè)定點U0時對應(yīng)的有功功率輸出，Qo對應(yīng)在初始頻率設(shè)定點fo與初始電壓設(shè)定 點U0時對應(yīng)的無功功率輸出，P為系統(tǒng)輸出的有功功率，Q為系統(tǒng)輸出的無功功率。
【主權(quán)項】
1. 一種抗三相不平衡負載的逆變器下垂控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括 廣義積分GI變換（201 )、Park變換（202 )、功率計算（203 )、一階低通濾波（204)與下垂控制 (205)五個部分;首先將逆變器三相不平衡電流輸入物理量作為三個獨立的單相系統(tǒng)，利用 廣義積分GI變換環(huán)節(jié)對每一單相系統(tǒng)分別構(gòu)造出一個正交的靜止坐標系;接著通過Park變 換環(huán)節(jié)對每個靜止坐標系分別構(gòu)造新的同步旋轉(zhuǎn)坐標系;在對每一單相系統(tǒng)分別計算出各 自的功率并求和，得出整個三相逆變器不平衡負載的有功功率和無功功率的總需求;然后 對計算出的功率經(jīng)過一階低通濾波環(huán)節(jié)，用來增強系統(tǒng)的一階慣性;最后再利用有功對頻 率、無功對電壓的下垂控制環(huán)節(jié)計算出相應(yīng)的頻率和電壓給定值。2. 如權(quán)利要求1所述的抗三相不平衡負載的逆變器下垂控制方法，其特征在于，采用所 述的廣義積分GI變換(201)對每個單相系統(tǒng)構(gòu)造出相互正交的兩相靜止坐標系;對于一個 單相正弦輸入信號X，經(jīng)廣義積分后可得到兩個互相正交的輸出信號y a與ye，其中信號ya與 單相正弦輸入信號X相角相同，而信號ye與信號ya正交，滯后信號y a90°;在頻域中，引入反饋 后，單相正弦輸入信號X至輸出信號ya,f!的傳遞函數(shù)HgiccJ(S)表不為：式中，ω = 2對為廣義積分的角頻率，k為增益，S表示頻域下的復(fù)變量。3. 如權(quán)利要求1所述的抗三相不平衡負載的逆變器下垂控制方法，其特征在于，所述的 Park變換環(huán)節(jié)(202)對每個靜止坐標系分別構(gòu)造新的同步旋轉(zhuǎn)坐標系，實現(xiàn)有功分量與無 功分量的快速解耦控制;二相靜止邱坐標系到旋轉(zhuǎn)dq坐標系的Park變換矩陣方程為：其中，Θ為逆變器輸出頻率對應(yīng)的角度。4. 如權(quán)利要求1所述的抗三相不平衡負載的逆變器下垂控制方法，其特征在于，采用所 述的功率計算環(huán)節(jié)(203)分別計算出每一單相系統(tǒng)各自的功率并求和，得出整個三相逆變 器不平衡負載的有功功率和無功功率的總需求，計算步驟如下： 1) 在旋轉(zhuǎn)dq坐標系下，每一單相系統(tǒng)的有功功率Pk與無功功率Qk的計算公式如下：式中k = a，b, c，表示a，b, c三相，Pk表示某一單相系統(tǒng)的有功功率，Qk表示某一單相系統(tǒng) 的無功功率，Ud表不三相對稱輸出電壓信號的d軸分量，ikd表不某一單相系統(tǒng)的d軸電流分 量，ikq表示某一單相系統(tǒng)的q軸電流分量； 2) 在不平衡負載條件下，對解耦后的每一單相系統(tǒng)的功率求和，得到三相組網(wǎng)逆變器 輸出的有功功率P與無功功率Q為：5. 如權(quán)利要求1所述的抗三相不平衡負載的逆變器下垂控制方法，其特征在于，所述的 一階低通濾波環(huán)節(jié)（204)對計算出的三相組網(wǎng)逆變器輸出的有功功率與無功功率進行濾 波，以增強系統(tǒng)的一階慣性環(huán)節(jié)，頻域內(nèi)其傳遞函數(shù)L ps表示為：其中M為系統(tǒng)的一階慣性常數(shù)，D為系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，它們共同決定了系統(tǒng)對負載變化 的響應(yīng)速度，S表示頻域下的復(fù)變量。6.如權(quán)利要求1所述的抗三相不平衡負載的逆變器下垂控制方法，其特征在于，所述的 下垂控制環(huán)節(jié)(205)利用有功功率對頻率、無功功率對電壓的下垂控制環(huán)節(jié)計算出相應(yīng)的 頻率和電壓給定值，下垂控制方程如下： f-f〇 = -kP(P-Po),U-Uo = -kq(Q-Qo) 式中kP為有功功率下垂系數(shù);kq為無功功率下垂系數(shù);Po為對應(yīng)在初始頻率設(shè)定點fo與 初始電壓設(shè)定點Uo時對應(yīng)的有功功率輸出，Qo為對應(yīng)在初始頻率設(shè)定點fo與初始電壓設(shè)定 點Uo時對應(yīng)的無功功率輸出;P為系統(tǒng)輸出的有功功率，Q為系統(tǒng)輸出的無功功率。
【專利摘要】一種抗三相不平衡負載的逆變器下垂控制方法，包括廣義積分GI變換、Park變換、功率計算、一階低通濾波與下垂控制五個部分。首先將逆變器三相不平衡電流輸入信號作為三個獨立的單相系統(tǒng)，利用廣義積分GI變換環(huán)節(jié)對每一單相系統(tǒng)分別構(gòu)造一個正交的靜止坐標系；接著通過Plark變換環(huán)節(jié)對每個靜止坐標系分別構(gòu)造新的同步旋轉(zhuǎn)坐標系；對每一單相系統(tǒng)分別計算出各自的功率并求和，得出整個三相逆變器不平衡負載的有功功率和無功功率的總需求；然后對計算出的功率經(jīng)過一階低通濾波環(huán)節(jié)；最后再利用有功對頻率、無功對電壓的下垂控制環(huán)節(jié)計算出相應(yīng)的頻率和電壓給定值。
【IPC分類】H02J3/38, H02J3/26
【公開號】CN105490291
【申請?zhí)枴緾N201510882567
【發(fā)明人】伍春生, 許洪華
【申請人】北京科諾偉業(yè)科技股份有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月3日