[发明专利]兼具快速动态响应的海岛NPC型电源高精度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及海岛特种负荷供电领域，特别是关于一种兼具快速动态响应的海岛NPC型电源高精度控制方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人类对电力的需求日益增大，电力应用的区域范围越来越扩大，随着供电用电环境和所带负荷均越来越复杂，对电能质量的挑战越来越大。其中，海岛自然环境特别恶劣，使得电源系统难以长时间高可靠运行，在70度以上的高温中更是故障频发，同时金属设施在“天然腐蚀箱”环境中受腐蚀严重。同时，海岛电源常工作于弱电网或独立供电模式下，极易影响电源的鲁棒性能与抗扰性能，并造成电源供电不可靠。另一方面，海岛冲击性负荷不仅会影响到电网环境的安全稳定，也会对相关电力设备产生影响。对于冲击性无功负荷引起的系统电压波动，一般采用在各车间设置静止型动态无功补偿装置(SVC装置)，但这种方法经济适用性不高并且不适用于环境多变的海岛；发生大扰动情况将会加重冲击性负荷对暂态稳定性的影响。在研究实例中，当该地区电网发生诸如机组跳机、线路断路等大扰动的情况下，可以通过迅速切除部分大容量冲击负荷的措施来维持系统的稳定，但对于用户来说，这种方法带来了极大的不便。如何增强系统的抗扰性、提升系统的动态响应性能以及提高系统的输出精度，成为近年来的研究热点。

发明内容

本发明旨在提供一种兼具快速动态响应的海岛NPC型电源高精度控制方法，提高系统的动态响应速度，并降低冲击性负荷下电源输出电压的剧烈扰动，增强海岛NPC型电源的抗扰性能；提高海岛NPC型电源输出电压的控制精度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种兼具快速动态响应的海岛NPC型电源高精度控制方法，包括以下步骤：

1)在每个采样周期的起始点，对海岛NPC型电源逆变器交流侧的滤波电容电压u_{o_abc}、输出电流i_{o_abc}以及负载电流i_{Load_abc}分别进行采样，将经过AD转换器转换后的数据送给DSP控制器；

2)将采样得到的负载电流i_{Load_abc}的中高频分量前馈，得到前馈量Δu_{_abc}；

3)将电压指令信号u_{ref_abc}与前馈量Δu_{_abc}作差，得到实际电压参考值

4)将实际电压参考值与滤波电容电压u_{o_abc}作差，得到电压误差量Δu_{1_abc}；

5)将电压误差量Δu_{1_abc}经重复控制得到电流量i_{1_abc}；电压误差量Δu_{1_abc}通过QPR控制后得到QPR控制电流参考值i_{ref2_abc}；

6)将步骤5)中的电流量i_{1_abc}经补偿器G_s(s)补偿后得到重复控制电流参考值i_{ref1_abc}；

7)将重复控制电流参考值i_{ref1_abc}加上QPR控制电流参考值i_{ref2_abc}得到电流内环参考指令i_{ref_abc}，并与逆变器输出电流i_{L_abc}相减得到电流误差量Δi_{L_abc}；

8)将电流误差量Δi_{L_abc}经PI调节后，得到PWM调制波信号u_{r_abc}；

9)对u_{r_abc}和三角载波进行载波层叠PWM调制，得到逆变开关管的占空比信号，经LCL型三相并网逆变器的驱动保护电路，控制逆变电路开关管的开通与关断。

所述电压指令信号u_{ref_abc}与电流内环参考指令i_{ref_abc}存在以下关系：

其中，ω_c为谐振带宽；J为重复控制的内模系数；ω₀为电网角频率；K_p为QPR控制的比例系数，K_i为QPR控制的积分系数，ω₀为电网角频率。

步骤2)中，前馈的传递函数H₁(s)为：其中，K_Load为负载电流前馈系数，s为拉普拉斯变换因子，ω_d为截止频率。