[发明专利]一种电流源型变换器并网的稳定控制方法

说明书

本发明提供一种电流源型变换器并网的稳定控制方法，电流源型变换器工作在直流电流控制、以及无功功率控制模式；电流源型变换器的采用双环控制结构，包括直流电流控制与无功功率控制外环、交流侧电压控制内环。本发明使电流源型变换器根据直流电感动态实现对电网的自主同步功能，省略了锁相环；直流侧电流能够实时感知电网频率的波动，即直流电流的标幺值与电网频率的标幺值实时联动，保持两者相等；在无功功率控制外环中，加入了稳定控制器，避免电流源型变换器受外界扰动以及弱电网等工况的影响出现并网电流振荡，提高电流源型变换器并网系统的稳定性。

技术领域

本发明属于电气控制技术领域，具体涉及新能源并网变换器的电气控制技术领域，尤其涉及一种电流源型变换器并网的稳定控制方法。

背景技术

根据直流侧储能元件的不同，并网变换器可分为电压源型并网变换器和电流源型变换器。电压源型变换器为了维持直流侧电压稳定，在直流侧并联一个大电容作为储能元件，从而使直流侧呈现电压源的特性。见附录图1，电流源型变换器为使直流侧呈现电流源的特性并消除直流侧电流脉动，在直流侧串联一个大的储能电感L；由于在电流源型变换器的调制模式中，功率器件两端会出现反压，因此需要在IGBT等功率器件上串联一个二极管以增加其反向耐压能力，或者使用具有正反对称耐压能力的器件，如逆阻型IGBT、GTO等。与电压源型并网变换器相比，电流源型具有如下等优势：作为升压型变换器，电流源型变换器自带升压功能，较适用于光伏发电等系统；直流侧储能电感赋予电流源型变换器良好的限流能力，发生短路故障时，直流侧电感能有效抑制电流增加，给予设备保护器件充足的动作时间；电感的使用寿命通常高于电容的使用寿命，提高系统可靠性。

电流源型变换器交流侧通常采用CL滤波器与电网相连，采用锁相环观测电网电压相位的控制方法，这种控制方法存在如下问题：

1)电流源型变换器并网系统处于欠阻尼，外界的扰动以及弱电网等工况容易导致并网电流振荡，危及电流源型变换器并网系统的安全稳定运行；

2)需要额外的锁相环与电网同步，无法自主同步、自主感知电网频率的波动，无法使电流源型变换器对外呈现出电压源外特性。

发明内容

本发明的目的是为了解决电流源型变换器依赖锁相环、无法自主同步电网、无法感知电网频率波动的问题，避免电流源型变换器受外界扰动以及弱电网等工况的影响出现并网电流振荡，提高电流源型变换器并网系统的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种电流源型变换器并网的稳定控制方法，所述稳定控制方法基于稳定控制系统中，稳定控制系统中的并网变换器采用电流源型变换器，其特征在于，所述电流源型变换器的直流侧通过电感与前级变换器电性连接；所述电流源型变换器的交流侧通过CL型滤波器并入电网；所述电流源型变换器工作在直流电流控制以及无功功率控制模式；所述电流源型变换器并网的稳定控制方法采用双环控制结构，稳定控制系统还包括直流电流控制环、坐标变换单元、无功功率控制外环、镇定控制器、交流侧电压控制内环；所述稳定控制方法，具体包括以下过程：

在直流电流控制环中，直流电流的反馈值除以一个系数k_i后经过一个积分器输出为相位θ；

在坐标变换单元中，检测网侧变换器的三相交流滤波电容的电压u_Cabc，并根据直流电流控制环输出的相位θ将反馈的三相电压u_Cabc变换为同步坐标系下的两相电压u_Cd、u_Cq；

在无功功率控制外环中，无功功率参考值Q_gref与无功功率反馈值Q_g之差经过一个系数为k₂的比例控制环节，无功功率控制外环的输出与电压初始值U_t0、镇定控制器输出之和作为d轴电压的参考值u_Cdref，q轴电压的参考值u_Cqref为0；