[发明专利]一种考虑有功与无功耦合特性的调频控制方法和调频控制器

权利要求书

1.一种考虑有功与无功耦合特性的调频控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，实时采集电力系统的实际频率、实际端电压幅值、并网变换器输出的三相电流以及LC滤波器输出的三相电压；其中，端电压是指并网变换器经LC滤波器输出至电力系统的电压；

步骤2，将电力系统的实际频率与频率参考值作差，得到电力系统的频率偏差；

步骤3，将电力系统的频率偏差分别输入至惯性控制单元和一次调频控制单元，分别得到惯性控制下的端电压幅值参考值和一次调频控制下的端电压幅值参考值；

步骤4，将惯性控制下的端电压幅值参考值和一次调频控制下的端电压幅值参考值，与端电压幅值参考值叠加计算，得到新的端电压幅值参考值；

步骤5，将步骤4得到的新的端电压幅值参考值，与电力系统的实际端电压幅值进行作差计算，并将差值输入至端电压PI控制器，得到无功功率控制参考电流；

步骤6，获取有功功率控制参考电流，并根据有功功率控制参考电流、并网变换器输出的三相电流、LC滤波器输出的三相电压以及步骤5得到的无功功率控制参考电流，计算得到PWM信号；

步骤7，使用PWM信号控制并网变换器输出的端电压，使电力系统的实际端电压幅值维持在预定范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，惯性控制单元根据电力系统的频率偏差获得惯性控制下的端电压幅值参考值的惯性控制式为：

式中，U_in,ref为惯性控制下的端电压幅值参考值，K_in为惯性控制的比例系数，T_in为惯性控制的时间常数，Δf为电力系统的频率偏差。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一次调频控制单元根据电力系统的频率偏差获得一次调频控制下的端电压幅值参考值的一次调频控制式为：

式中，U_f,ref为一次调频控制下的端电压幅值参考值，K_f为一次调频控制的比例系数，T_f为一次调频控制的时间常数，Δf为电力系统的频率偏差。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由端电压PI控制器获得无功功率控制参考电流的计算方法为：

式中，i_q,ref为无功功率控制参考电流，k_p、k_i分别为端电压PI控制器的比例、积分控制参数，U_t为电力系统的实际端电压幅值，U_tref为新的端电压幅值参考值。

5.一种考虑有功与无功耦合特性的调频控制器，其特征在于，包括附加调频控制模块和端电压控制模块；

所述附加调频控制模块包括：数据采集单元、第一加法器、惯性控制单元、一次调频控制单元、第二加法器；

所述数据采集单元，用于实时采集电力系统的实际频率、实际端电压幅值、并网变换器输出的三相电流以及LC滤波器输出的三相电压；

所述第一加法器，用于将电力系统的实际频率与频率参考值作差，得到电力系统的频率偏差；

所述惯性控制单元，用于根据电力系统的频率偏差，计算得到惯性控制下的端电压幅值参考值；

所述一次调频控制单元，用于根据电力系统的频率偏差计算得到一次调频控制下的端电压幅值参考值；

所述第二加法器，用于对惯性控制下的端电压幅值参考值、一次调频控制下的端电压幅值参考值以及端电压幅值参考值进行叠加计算，得到新的端电压幅值参考值；

所述端电压控制模块包括：第三加法器、端电压PI控制器以及脉宽控制器；

所述第三加法器，用于将新的端电压幅值参考值与电力系统的实际端电压幅值作差，得到端电压幅值的参考差值；

端电压PI控制器，用于根据端电压幅值的参考差值，计算得到无功功率控制参考电流；

所述脉宽控制器，用于根据无功功率控制参考电流、有功功率控制参考电流、并网变换器输出的三相电流以及LC滤波器输出的三相电压，计算并输出用于控制并网变换器输出的端电压的PWM信号。