[发明专利]一种并网变换器的反推直接功率控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力设备控制技术领域，具体涉及一种并网变换器的反推直接功率控制方法。

背景技术

随着能源危机的日益加剧和人们环保意识的增强，风力发电、光伏发电等可再生能源开发利用及分布式发电技术以及高压直流输电技术(HVDC)得到了空前的发展。电压型并网变换器因其具有较好的输入输出特性、有功功率和无功功率独立调节等优势，被广泛地应用在可再生能源分布式发电和高压直流输电等领域，其在智能电网技术中也有着十分重要的作用和地位。

矢量控制(VC)和直接功率控制(DPC)一直是并网变换器主流的控制策略。矢量控制可实现有功功率和无功功率的独立调节，获得良好的稳态性能，但需要较为复杂的同步速旋转坐标变换和电网电压的相位信息，PI调节器的参数整定复杂，动态性能稍差。传统基于开关表的直接功率控制(LUT-DPC)无需同步速旋转坐标变换，控制结构简单、动态响应快，但需进行滞环比较和磁链扇区判断，系统功率波动较大，该方法的稳态性能有待改进。基于PI控制器和空间矢量调制(SVM)的DPC，可获得较小的功率波动和恒定开关频率，但PI控制器的引入使其存在与VC相同的问题，另外，这种方法对数学模型中的参数依赖度较高，因而鲁棒性不强。在一个采样时间内选择三个矢量的预测直接功率控制(P-DPC)也可以获得较好的稳态与动态性能，且开关频率恒定，但需要实时计算三个矢量的作用时间，运算量较大，矢量选择较复杂。针对以上问题，为进一步提高系统控制性能，对并网变换器的反推直接功率控制方法进行的深入研究具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种并网变换器的反推直接功率控制方法，无需增加额外硬件，且控制结构十分简单，能够达到较好的动态性能和稳态精度。

一种并网变换器的反推直接功率控制方法，包括如下步骤：

(1)采集三相电网电压U_gabc、三相电网电流I_gabc、并网变换器的直流母线电压V_dc和直流侧负载电流I_load；

(2)利用锁相环检测三相电网电压U_gabc的角频率ω_g；

(3)分别对三相电网电压U_gabc和三相电网电流I_gabc进行Clark变换，得到静止α-β坐标系下的电网电压矢量U_gαβ和电网电流矢量I_gαβ；

(4)根据所述的电网电压矢量U_gαβ和电网电流矢量I_gαβ，计算出并网变换器输出的有功功率P_g和无功功率Q_g；

(5)根据所述的直流母线电压V_dc、给定的直流母线电压参考值V_dc^ref、直流侧负载电流I_load和有功功率P_g，通过电压外环反推控制算法计算得到有功功率参考值P_g^ref和有功功率参考值变化率dP_g^ref/dt；

(6)根据所述的有功功率参考值P_g^ref、给定的无功功率参考值Q_g^ref、有功功率参考值变化率dP_g^ref/dt、电网电压矢量U_gαβ和角频率ω_g，对所述的有功功率P_g和无功功率Q_g进行内环反推直接功率控制，得到调制电压矢量V_αβ；进而根据所述的调制电压矢量V_αβ通过SVPWM(空间矢量脉宽调制)技术构造得到一组PWM信号对并网变换器进行控制。

所述的步骤(3)中，根据以下算式对三相电网电压U_gabc进行Clark变换：