[发明专利]单相双向变流器控制系统

权利要求书

1.一种单相双向变流器控制系统，其特征在于，包括工作状态设置模块、运行参数采集模块、移相模块、功率计算模块、鲁棒下垂控制模块、参考电流生成模块、电流控制器和PWM波信号发生器，其中：

工作状态设置模块采集直流储能单元的当前容量S_o、电网交流侧的频率偏移量Δf和当前有功功率参考值P_ref，判定得到下一时刻有功功率参考值P_ref和无功功率参考值Q_ref发送给鲁棒下垂控制模块，判定方法的具体步骤为：

S1：如果S_o＜λS_oc，λ表示比例系数，进入步骤S2，否则进入步骤S3；

S2：如果Δf＜-T_max，T_max表示频率偏移量绝对值的最大值，进入步骤S8，否则进入步骤S9；

S3：如果λS_oc≤S_o＜S_oc，进入步骤S4，否则进入步骤S7；

S4：如果P_ref＞0，进入步骤S5，否则进入步骤S6；

S5：如果Δf＞T_max，进入步骤S9，否则进入步骤S10；

S6：如果Δf＜-T_max，进入步骤S10，否则进入步骤S9；

S7：如果Δf＜-T_max，进入步骤S10，否则进入步骤S8；

S8：令单相双向变流器工作在待机状态，有功功率参考值P_ref＝0，无功功率参考值Q_ref＝0；

S9：令单相双向变流器工作在整流状态，有功功率参考值P_ref＝-P₀，P₀为大于零的常数，无功功率参考值Q_ref＝0；

S10：令单相双向变流器工作在逆变状态，有功功率参考值P_ref＝P₀，根据预设的功率因素和有功功率参考值P_ref计算无功功率参考值Q_ref＝Q₀；

运行参数采集模块采集单相双向变流器交流侧的电压u和电流i，将电压u发送给移相模块、鲁棒下垂控制模块和参考电流生成模块，将电流i发送给移相模块和电流控制器；

移相模块将接收到的电压u和电流i分别移相90°，构造出αβ静止坐标系下的电压u_α、u_β和电流i_α、i_β，发送给功率计算模块；

功率计算模块将电压u_α、u_β和电流i_α、i_β经过Park变换得到dq旋转坐标系下的电压分量u_d、u_q和电流分量i_d、i_q，计算出虚拟的三相无功功率Q₁和有功功率P₁，计算得到交流侧的无功功率Q＝Q₁/3和有功功率P＝P₁/3，将无功功率Q和有功功率P发送给鲁棒下垂控制模块；

鲁棒下垂控制模块根据工作状态设置模块发送的有功功率参考值P_ref和无功功率参考值Q_ref，运行参数采集模块发送的交流侧电压u，以及功率计算模块发送的无功功率Q和有功功率P，计算得到单相变流器交流侧参考电压e的幅值E和相角将交流侧参考电压e发送给参考电流计算模块；E和的计算公式分别为：

E＝∫(k_e(U_ref-U_rms)-k_Q(Q_ref-Q))

其中，U_ref表示交流侧电压额定有效值，U_rms表示根据交流侧电压u计算得到的交流侧电压有效值，k_e表示比例系数，k_Q表示无功下垂系数，ω_ref表示交流侧额定角频率，k_P表示有功下垂系数；

参考电流生成模块接收运行参数采集模块发送的交流侧电压u和鲁棒下垂控制模块发送的交流侧参考电压e，计算得到交流侧参考电流i_ref，发送给电流控制器；交流侧参考电流i_ref的计算公式为：

iref=∫e-u-RirefL]]>

其中，Z＝R+jωL为单相双向变流器控制系统的等效阻抗；

电流控制器接收运行参数采集模块发送的交流侧电压i和参考电流计算模块发送的参考电流i_ref，生成用于产生PWM波的调制电压信号u_r，输出至PWM波信号发生器；

PWM波信号发生器根据调制电压信号u_r产生PWM波，经驱动电路来控制单相双向变流器开关管的导通与关断。

2.根据权利要求1所述的单相双向变流器控制系统，其特征在于，所述电流控制器采用比例谐振控制器。