[发明专利]一种基于多电平逆变器的滑模和SVG的电网控制系统及控制方法

说明书

一种基于多电平逆变器的滑模和SVG的电网控制系统及控制方法，涉及电网控制领域。本发明为了解决现有技术中的多电平逆变器离并过程平稳性差的问题。本发明的预同步单元通过滑模控制方法生成电压变化量和相角变化量；SVG控制单元根据无功功率参考值、逆变器当前的无功功率和电压幅值得到参考电压幅值，根据有功功率参考值、逆变器当前的有功功率P和所述相角得到相角参考值，所述参考电压生成模块根据参考电压幅值和相角参考值生成参考电压；SMC控制单元，使逆变器输出电压跟踪所述参考电压U_ref。本发明可以快速跟踪电网电压、频率、相位，更加快速平稳的实现并网过程。

技术领域

本发明涉及电网控制领域，尤其涉及一种基于多电平逆变器的滑模和SVG的电网控制系统。

背景技术

级联三相桥多电平逆变器相对于其他级联方式可以实现三相功率天然自平衡；但是在三相高压大功率并网时，由于级联的增多，系统会缺少惯性和阻尼，不能自主参与调频调压；同时，微网在孤岛和并网运行状态下由于系统功率较大，导致电压、频率和功角稳定性问题，尤其时新能源发电并网方面，PI控制、PR控制和重复控制在当前入网DC/AC中应用相对较为广泛，PI控制在两相αβ坐标系下不能够追踪静态误差，需要变换成dq坐标系下的直流分量，PI这种控制方式要用到多回坐标改变，并且逆变器数学模型在dq轴当中存有很难解除的耦合；PR控制器在工频的增益是无限的，所以在两相αβ坐标系中，可以无差地追随基波正弦电流，但是在不是基波频率的地方它的增益会小一些，故而在电网的频率出现波动的情况下它的增益会降低得相对明显；重复控制不足之处在于它存在延迟使得系统动态响应慢，其输出滞后整整一个基波周期的时间并且没有办法去除本基波周期中出现的干扰信号，故而它需要和其他类型的控制共同配合使用才能提高控制效果。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于多电平逆变器的滑模和SVG的电网控制系统，用以实现快速、稳定的并网过程。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于多电平逆变器的滑模和SVG的电网控制系统，有效解决了大功率并网时对电网带来的冲击，保证了系统电压，频率的稳定。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于多电平逆变器的滑模和SVG的电网控制系统，包括：

预同步单元，通过滑模控制方法跟踪电网电压和相角；

SVG控制单元，包括无功功率控制模块、有功功率控制模块和参考电压生成模块，所述无功功率控制模块根据无功功率参考值Q_ref、逆变器当前的无功功率Q和电压幅值得到参考电压幅值U，有功功率控制模块根据有功功率参考值P_ref、逆变器当前的有功功率P和相角得到相角参考值w，所述参考电压生成模块根据参考电压幅值U和相角参考值w生成参考电压U_ref；

SMC控制单元，用以使逆变器输出电压跟踪所述参考电压U_ref。

本发明另一方面提供了一种基于多电平逆变器的滑模和SVG的电网控制方法，包括：

S1、预同步控制，通过滑模控制方法跟踪电网电压和相角；

S2、SVG控制，根据无功功率参考值Q_ref、逆变器当前的无功功率Q和电压幅值得到参考电压幅值U，根据有功功率参考值P_ref、逆变器当前的有功功率P和相角得到相角参考值w，根据参考电压幅值U和相角参考值w生成参考电压U_ref；

S3、SMC控制，用以使逆变器输出电压跟踪所述参考电压U_ref。

进一步的，所述无功功率控制模块的控制方程为：

所述有功功率控制模块的控制方程为：