[发明专利]一种电网电压扰动发生装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备及电气工程技术领域，具体是一种电网电压扰动发生装置及其控制方法。

背景技术

随着新能源的大量应用，新能源为主的分布式发电构成的微电网迅速发展，并网变换器作为连接大电网和微电网的桥梁，其应用也普及化。并网变换器的能否稳定的工作直接影响到分布式发电系统工作的安全，如何对并网变换器的性能进行评估，成为现在一个重要的研究课题。目前的电压扰动发生平台多数采用背靠背式双PWM交直交变换器实现模拟，其存在着如下缺陷：

1.大部分电压扰动发生装置采用三相半桥整流器和三相半桥逆变器背靠背相连的拓扑结构，该种结构由于输出的三相电压间可能互相影响，所以不容易实现对三相不对称故障的准确模拟，另外其逆变器侧控制策略较为复杂。

2.部分电压扰动发生装置采用三个单相交直交变换器相并联的拓扑结构，该种结构虽然能够较好的实现所需模拟的功能，但是其采用的器件较多，经济性不好。

发明内容

本发明提供一种电网电压扰动发生装置及其控制方法，可模拟电网扰动，检测并网变换器等电力电子设备在不同的电网条件下的性能，从而评价电力电子设备的性能；在模拟电网故障时更快速、准确，对电网干扰小，而且所使用器件较少、控制策略简单。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电网电压扰动发生装置，包括L型滤波器L1、电压电流双环控制的三相桥式PWM整流器CV、电压电流双环控制的三H桥三相四线制PWM逆变器H1-H3、LC滤波器LC2、三相桥式PWM整流器CV的交流侧通过L型滤波器L1与电网相连，三相桥式PWM整流器CV的直流侧与三H桥三相四线制PWM逆变器H1-H3直流侧串联，三相桥式PWM整流器CV的直流侧与三H桥三相四线制PWM逆变器H1-H3直流侧之间还并联一个直流电容Cdc，LC滤波器LC2接在三相四线制三H桥PWM逆变器H1-H3交流侧，LC滤波器LC2的输出端接一个隔离变压器T，隔离变压器T的二次侧与负载连接。

进一步的，还包括与三相桥式PWM整流器CV连接的整流器控制装置，所述整流器控制装置的输入端接收直流电容Cdc的电压信号Udc、电网三相电压信号及L型滤波器L1上的电流信号ia、ib、ic，经过处理后得到开关信号Sa、Sb、Sc，所述开关信号Sa、Sb、Sc通过整流器控制装置的输出端输入到三相桥式PWM整流器CV中各个IGBT的门级。

进一步的，还包括与三H桥三相四线制PWM逆变器H1-H3连接的逆变器控制装置，所述逆变器控制装置采集逆变器H1-H3某相H桥的输出电压Vc2、输出电流iL2，经过处理得到该相H桥中四个IGBT的开关信号，将开关信号通过输出端分别输入到各IGBT的门极以控制其通断。

本发明还提供一种上述电网电压扰动发生装置的控制方法，所述三相桥式PWM整流器采用电压电流双环控制，其控制步骤具体为：

(1)将基准直流信号电压Udc*与采集到的直流侧电压Udc后与相比较后即得到直压偏差信号，直压偏差信号输入到PI控制器PI1中，PI1的输出信号作为电流环的基准值id*；

(2)采集L型滤波器L1上的电流ia、ib、ic，提取L1上a相电压的相位频率信号sin_cos，将ia、ib、ic、sin_cos输入到d-q变换模块后，得到id与iq分量；

(3)采集电网三相电压电压，和sin_cos输入到d-q变换模块后，得到Usd、Usq，即交轴电压和直轴电压；

(4)用id*与id相比较后得到d轴电流偏差信号，将d轴电流偏差信号输入PI控制器PI2中，Usd减去PI2的输出后即为d轴控制信号；将q轴信号电流置零，即取iq*＝0，将iq*与iq相比较后，差值信号输入到PI控制器PI3中，Usq减去PI3的输出即为q轴控制信号；

(5)d轴控制信号加上iq*ω*L1，其中ω为电网的角频率，即100*πrad/s，L1为电网侧滤波电感大小，即得到解耦后的d轴控制信号，q轴控制信号减去id*ω*L1，即得到解耦后的q轴控制信号；

(6)将解耦后的d轴、q轴控制信号与sin_cos一起输入到dq反变换模块中，经过dq反变换后，即得到三相调制信号；

(7)将三相调制信号送至PWM发生器后得到开关信号Sa、Sb、Sc，将开关信号分别输入到三相桥式PWM整流器中各个IGBT的门级，从而控制CV的六个IGBT的通断；

所述三相桥式PWM整流器采用电压电流双环控制，其控制步骤具体为：