[发明专利]一种抗三相不平衡负载的逆变器下垂控制方法

权利要求书

1.一种抗三相不平衡负载的逆变器下垂控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括广义积分GI变换(201)、Park变换(202)、功率计算(203)、一阶低通滤波(204)与下垂控制(205)五个部分；首先将逆变器三相不平衡电流输入物理量作为三个独立的单相系统，利用广义积分GI变换环节对每一单相系统分别构造出一个正交的静止坐标系；接着通过Park变换环节对每个静止坐标系分别构造新的同步旋转坐标系；在对每一单相系统分别计算出各自的功率并求和，得出整个三相逆变器不平衡负载的有功功率和无功功率的总需求；然后对计算出的功率经过一阶低通滤波环节，用来增强系统的一阶惯性；最后再利用有功对频率、无功对电压的下垂控制环节计算出相应的频率和电压给定值。

2.如权利要求1所述的抗三相不平衡负载的逆变器下垂控制方法，其特征在于，采用所述的广义积分GI变换(201)对每个单相系统构造出相互正交的两相静止坐标系；对于一个单相正弦输入信号x，经广义积分后可得到两个互相正交的输出信号y_α与y_β，其中信号y_α与单相正弦输入信号x相角相同，而信号y_β与信号y_α正交，滞后信号y_α90°；在频域中，引入反馈后，单相正弦输入信号x至输出信号y_α,β的传递函数H_GIα,β(s)表示为：

式中，ω＝2πf为广义积分的角频率，k为增益，S表示频域下的复变量。

3.如权利要求1所述的抗三相不平衡负载的逆变器下垂控制方法，其特征在于，所述的Park变换环节(202)对每个静止坐标系分别构造新的同步旋转坐标系，实现有功分量与无功分量的快速解耦控制；二相静止αβ坐标系到旋转dq坐标系的Park变换矩阵方程为：

其中，θ为逆变器输出频率对应的角度。

4.如权利要求1所述的抗三相不平衡负载的逆变器下垂控制方法，其特征在于，采用所述的功率计算环节(203)分别计算出每一单相系统各自的功率并求和，得出整个三相逆变器不平衡负载的有功功率和无功功率的总需求，计算步骤如下：

1)在旋转dq坐标系下，每一单相系统的有功功率P_k与无功功率Q_k的计算公式如下：

式中k＝a,b,c，表示a,b,c三相，P_k表示某一单相系统的有功功率，Q_k表示某一单相系统的无功功率，u_d表示三相对称输出电压信号的d轴分量，i_kd表示某一单相系统的d轴电流分量，i_kq表示某一单相系统的q轴电流分量；

2)在不平衡负载条件下，对解耦后的每一单相系统的功率求和，得到三相组网逆变器输出的有功功率P与无功功率Q为：

。

5.如权利要求1所述的抗三相不平衡负载的逆变器下垂控制方法，其特征在于，所述的一阶低通滤波环节(204)对计算出的三相组网逆变器输出的有功功率与无功功率进行滤波，以增强系统的一阶惯性环节，频域内其传递函数L_ps表示为：

其中M为系统的一阶惯性常数，D为系统的阻尼系数，它们共同决定了系统对负载变化的响应速度，S表示频域下的复变量。

6.如权利要求1所述的抗三相不平衡负载的逆变器下垂控制方法，其特征在于，所述的下垂控制环节(205)利用有功功率对频率、无功功率对电压的下垂控制环节计算出相应的频率和电压给定值，下垂控制方程如下：

f-f₀＝-k_p(P-P₀)，u-u₀＝-k_q(Q-Q₀)

式中k_p为有功功率下垂系数；k_q为无功功率下垂系数；P₀为对应在初始频率设定点f₀与初始电压设定点u₀时对应的有功功率输出，Q₀为对应在初始频率设定点f₀与初始电压设定点u₀时对应的无功功率输出；P为系统输出的有功功率，Q为系统输出的无功功率。