[发明专利]一种并网变流器负序电流补偿方法

摘要

本发明公开了一种并网变流器负序电流补偿方法，通过采样并网变流器直流母线电压，对该采样值进行平方计算、陷波滤波和平方根计算，滤除直流母线电压波动分量，通过直流母线交直流有功功率的解耦，对并网变流器直流母线电压进行闭环控制。一方面，本发明解决了并网变流器实施负序电流补偿时，直流母线交流有功功率波动对直流母线电压、并网电流控制产生扰动的问题，有效提升了直流母线电压的控制精度和并网电流的电能质量。另一方面，本发明通过并网变流器直流母线交直流有功功率的解耦，实现了负序电流补偿过程中直流母线电压最大波动幅值的精确计算。

主权项

一种并网变流器负序电流补偿方法，其特征是：采样并网变流器直流母线电压，对该采样值进行平方计算、陷波滤波和平方根计算，滤除直流母线电压波动分量，通过直流母线交直流有功功率的解耦，对并网变流器直流母线电压进行闭环控制；包括以下步骤：1)采样并网变流器直流母线电压经平方计算得到将该信号作为陷波滤波器输入，滤除直流母线电压交变分量，将陷波滤波器输出进行平方根计算得到的直流分量2)以作为直流母线电压指令量，以作为直流母线有功功率PI调节控制器GPI(s)的反馈，通过控制器得到直流母线有功功率直流量指令3)计算电网负序电压与负序补偿指令电流相位差给定负序补偿电流指令幅值得到同步旋转坐标系负序d轴、q轴补偿电流指令计算同步旋转坐标系正序d轴电流指令量4)令正序d轴与三相静止A轴之间夹角为θp，负序d轴与三相静止A轴之间夹角为θn，通过空间矢量计算，得瞬时有功功率交流分量Pac：Pac＝Pc2cos(θn‑θp)+Ps2sin(θn‑θp)  (1)式中其中，Pc2、Ps2分别为交流有功功率的余弦和正弦分量幅值，和分别为同步旋转坐标系正序d轴电流指令、正序q轴电流指令、负序d轴补偿电流指令和负序q轴补偿电流指令；和分别为同步旋转坐标系正序d轴电压指令、正序q轴电压指令、负序d轴电压指令和负序q轴电压指令；根据给定的变流器直流母线电压的允许波动最大幅值及式(1)得：ΔUdc≤Udc*--Pc22+Ps22ω1C+Udc*2---(2);]]>将和代入式(2)，得正序无功电流补偿的约束条件为：Udc为变流器直流母线电压；ω1为电网电压同步角频率；5)令同步旋转坐标系中变流器并网电流最大幅值为IN_dq，根据容量限制求解不等式方程得到的数值区间为其中N为正有理数或无理数；6)根据式(3)，求取同步旋转坐标系中正序q轴电流指令量的数值区间，按输出最大感性无功或消纳最小感性无功的原则确定该指令量；7)同步旋转坐标系下正负序电流控制方程由式(4)、式(5)给出：vcon_dpp=(-ucon_dpp′+Δucon_dpp)Kvcon_qpp=(-ucon_qpp′+Δucon_qpp)K---(4)]]>vcon_dnn=(-ucon_dnn′+Δucon_dnn)Kvcon_qnn=(-ucon_qnn′+Δucon_qnn)K---(5)]]>式中：ucon_dpp′=Rigdpp+Ldigdppdt,]]>ucon_qpp′=Rigqpp+Ldigqppdt,]]>Δucon_dpp=ω1Ligqpp+ugqpp,]]>Δucon_qpp=-ω1Ligdpp+ugdpp,]]>ucon_dnn′=Rigdnn+Ldigdnndt,]]>ucon_qnn′=Rigqnn+Ldigqnndt,]]>Δucon_dnn=-ω1Ligqnn+ugqnn,]]>Δucon_qnn=ω1Ligdnn+ugdnn;]]>式中，u表示电压，Δu表示电压前馈项，其上标中的“'”表示该电压为电压控制项，其下标中“con”表示变流器输出值，其下标中的d、q分别表示同步旋转坐标系d轴、同步旋转坐标系q轴，下标中的p、n分别表示正序分量、负序分量，上标中的p、n分别表示该分量位于正序同步旋转坐标系、负序同步旋转坐标系；R表示并网线路电阻，L表示并网线路电感；8)根据式(4)、式(5)解析表达式，通过正负序各dq轴的PI调节器GPI(s)进行闭环控制，得到正负序各d、q轴的控制电压和通过正负序各dq轴控制电压与前馈项的计算，并乘以直流母线电压波动系数K进行校正，得到正负序各dq轴的变流器输出电压和通过两相旋转坐标系‑两相静止坐标系坐标变换，分别得到变流器正负序输出电压在α、β静止坐标系中的分量和其中，上标α、β分别表示该分量位于α、β静止坐标系；通过α、β轴正负序输出电压合成，得到并网变流器输出电压空间矢量，并进行脉宽调制。