[发明专利]交直流混合电网功率变流器的保护控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

一种适合于交流电网不平衡的交直流混合电网功率变流器的保护控制系统及其控制方法，属于交直流混合电网中变流器控制技术领域。

背景技术

交直流电网的应用，扩大了电力电子变流技术在电力系统配电领域的应用，但已有的控制方法是以交流电网电压三相对称为前提，而三相电网故障是不可避免的。在新能源并网中若三相电网发生故障，法规规定此时变流器不能立即离网，在一定时间范围内需具备低电压穿越能力；在交直流混合型输配电应用中，电网故障时由于电网负序分量的存在会导致系统三相电流不平衡或非正弦、直流侧存在较大电压纹波、功率波动等问题，危及变流器和电网设备并使其缩短寿命。若三相电流非正弦，这会对公用电网产生严重危害，如使电网元件产生附加的谐波损耗，使线路过热甚至发生火灾，引起继电保护和自动装置的误动作，使电气测量仪表计量不准确，对邻近的通信系统产生干扰；若直流侧存在较大纹波，也是极其有害的，如降低系统效率，干扰数字电路的逻辑关系，在电器上产生谐波，产生浪涌电压或电流；若系统的无功功率波动不能合理控制，会严重影响系统的功率因数，对公用电网带来不利影响，如导致电流增大和设备容量增加，使设备和线路的损耗增加。由于大量电力电子变流器应用在交直流电网中，可通过控制电力电子器件的通断达到合理控制直流侧电压纹波、系统功率振荡以及注入电网电流波形质量的目的，提高系统在故障情况下不间断运行的能力，延长变流器的使用寿命，减小对公共电网的危害。

现有的控制算法多是以控制有功功率纹波，无功功率纹波以及网侧电流波形质量为单一控制目标，而在如今新颖的交直流混合电网的实际应用中需要多方面控制，这就要求在多个控制目标中进行合理控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合于交流电网不平衡的交直流混合电网功率变流器的保护控制系统及其控制方法，通过引入调节参数，动态调整电流参考中的正负序分量，可灵活控制网侧电流波形质量和系统功率波动，既可在一定程度消除系统瞬时有功功率的二倍频振荡，又兼顾系统瞬时无功功率的控制。

本发明的特征在于：

一种适合于交流电网不平衡的交直流混合电网功率变流器的保护控制器，其特征在于，以交直流电网为应用目标，在有功功率纹波、无功功率纹波以及网侧电流波形质量多个控制目标寻求适合系统的优化控制方案。所述方法含有交流电网侧交直变换器(1)和控制器(2)。

交流电网侧交直变换器(1)，所述交流电网侧交直变换器(1)的直流端与直流负载(当1作交流到直流转换用)相连，或交流电网侧交直变换器(1)的直流端与直流电压源相连(当1作直流到交流转换用)；所述交流电网侧交直变换器(1)的交流端与电网相连；

控制器(2)，是一种数字控制电路，采用数字信号处理器、单片机、计算机中的任何一种；所述控制器(2)的交流网侧交直变换器的控制端与交流网侧交直变换器相应的控制端相连，该控制器按以下步骤实现对交直变换器的网侧电流波形质量和系统瞬时有功功率、瞬时无功功率实现控制。具体的调节步骤如下：

步骤1.初始化，即在该保护控制器中设定以下参数，所有电流与电压参数均采用标么值：

设保护控制器的锁相环q轴参考值v⁺_qref＝0,锁相环d轴参考值V_{d_ref}＝1；

保护控制器的锁相环角速度的稳态值为ω₀，由操作员按电网运行状况设定；

保护控制器的Bus电压环给定值V_busref；

保护控制器的正序电流d轴给定值i⁺_dref；

保护控制器的正序电流q轴给定值

保护控制器的负序电流d轴给定值i^-_dref；

保护控制器的负序电流q轴给定值

第一PI控制器控制系数k_p1和k_i1，0<k_p1<1000,0<k_i1<1000，由操作员按电网运行状况设定；

第二PI控制器控制系数k_p2和k_i2，0<k_p2<1000,0<k_i2<1000，由操作员按电网运行状况设定；