[发明专利]弱电网下基于电压扰动补偿的并网变换器控制方法

说明书

弱电网下基于电压扰动补偿的并网变换器控制方法，涉及电气控制领域。本发明是为了提高并网变换器在弱电网下的稳定性。本发明所述的弱电网下基于电压扰动补偿的并网变换器控制方法，首先在同步旋转坐标系下，建立了包含电流环、锁相环和直流电压环等环节的三相并网变换器阻抗模型；结合阻抗模型中各变量的传递关系，分析并网点电压对锁相环和直流电压环输出的扰动通道，推导出扰动分量对控制器输出影响的表达式。在此基础上，将锁相环和直流电压环输出扰动补偿项添加到d轴和q轴电流环控制器，以实现并网电压扰动补偿。

技术领域

本发明属于电气控制领域，尤其涉及弱电网下并网变换器的控制。

背景技术

并网变换器是新能源技术发展中的关键环节。在弱电网条件下，并网变换器的控制系统与电网阻抗相互耦合，导致系统稳定性下降，产生振荡甚至失稳，进而对整个电力系统的运行造成很大威胁。三相并网变换器的控制系统主要由锁相环、电压环和电流环组成。系统呈弱电网特性时，并网点电压扰动首先会影响锁相环和电压外环，进而影响电流内环，从而对整个并网系统的稳定性产生不利影响。

对于锁相环，在现有研究中大多采用改变锁相环和控制系统参数的方法来提高并网变换器在弱电网下的稳定性，但是这种方法都会在一定程度上影响锁相环性能。对于电压环，现有的改进控制方法中，并网变换器的控制系统与电网阻抗之间相互耦合，从而影响并网系统的稳定性。但是，在实际操作中，往往对弱电网情况、电压环与电网阻抗之间的耦合分析较少，而忽略了耦合的影响。

综上所述，现在缺少一种完善的方法来提高并网变换器在弱电网下的稳定性。

发明内容

本发明为了提高并网变换器在弱电网下的稳定性，提供弱电网下基于电压扰动补偿的并网变换器控制方法。

弱电网下基于电压扰动补偿的并网变换器控制方法，包括以下步骤：

步骤一：建立两相同步旋转坐标系下三相并网变换器的小信号模型，然后执行步骤二；

步骤二：在小信号模型中加入锁相环的影响信号，使得电网电压出现扰动，获得两相同步旋转坐标系与控制系统坐标系之间的角度差Δθ，利用Δθ获得两相同步旋转坐标系下扰动向量到控制系统坐标下系扰动向量的传递矩阵T_Δθ，利用T_Δθ分别获得两相同步旋转坐标系下电压向量到控制系统坐标系下电压向量的小信号扰动矩阵两相同步旋转坐标系下电压向量到控制系统坐标系下占空比向量的小信号扰动矩阵和两相同步旋转坐标系下电压向量到控制系统坐标系下电流向量的小信号扰动矩阵然后执行步骤三；

步骤三：在小信号模型中加入直流电压环的影响信号，使得直流电压出现扰动，获得两相同步旋转坐标系下电压向量到直流电压向量的小信号扰动矩阵H_ve、两相同步旋转坐标系下占空比向量到网侧电流向量的小信号扰动矩阵H_id和两相同步旋转坐标系下占空比向量到直流电压向量的小信号扰动矩阵H_vd，然后执行步骤四；

步骤四：根据锁相环、电流环和直流电压环之间的关系，利用H_ve、H_id和H_vd建立三相并网变换器的输出阻抗模型，然后执行步骤五、步骤六或同时执行步骤五和六；

步骤五：向电流环控制器的输出信号中加入补偿矩阵H_{comp_PLL}，

抵消输出阻抗模型中锁相环扰动通路中的扰动信号，完成并网变换器的控制，

上式中，k₁为锁相环补偿系数、H_ci为电流环PI控制矩阵、H_filter为高通滤波器；

步骤六：向电流环控制器的输出信号中加入补偿矩阵H_{comp_Udc}，