[发明专利]一种不平衡电网下并网逆变器的柔性功率控制方法

说明书

本发明公开了一种不平衡电网下并网逆变器的柔性功率控制方法，通过柔性功率控制方法来调节不平衡电网下并网逆变器的有功和无功功率波动；不平衡电网下并网逆变器的柔性功率控制方法包括对不平衡电网下有功功率和无功功率二倍频分量的分析，计算出合理的有功功率和无功功率参考值调节功率波动，然后通过模型预测功率控制选择三个矢量，并调节其占空比来对三电平逆变器的各个开关器件进行控制。本发明方法可以实现柔性功率控制，减少不平衡电网下的有功和无功功率波动，而且本发明方法控制的逆变器稳态性能表现良好，能够有效减少输出电流谐波含量。

技术领域

本发明涉及并网逆变器控制技术领域，具体涉及一种不平衡电网下并网逆变器的柔性功率控制方法。

背景技术

随环境问题和能源危机的日益严重，利用太阳能、风能等可再生能源的分布式发电技术受到越来越广泛的关注。而逆变器是分布式发电系统与电网的接口，它的控制性能的优劣会决定供电质量。实际电网由于一系列不确定因素会导致电网不平衡，不考虑电网不平衡的传统控制策略会降低并网逆变器输出电流质量，带来功率震荡等负面影响。

现有的用于不平衡电网的控制策略，有采用两组PI控制器独立对正序和负序电流进行调节，实现消除有功功率或无功功率二倍频波动，或者消除负序电流，但是控制策略中正序和负序分量的提取以及PARK变换等极大地增加了控制策略的复杂性；除此之外，还有基于扩展瞬时功率理论的不平衡电网下逆变器的控制策略，尽管这种控制策略结构较为简单，能够消除功率波动以及获得正弦电网电流，但是这种控制策略无法实现消除负序电流的功能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中不平衡电网下并网逆变器控制策略结构复杂、计算量较大的缺点，提供一种不平衡电网下并网逆变器的柔性功率控制方法，用结构更为简单的策略实现柔性功率控制，即能够在实现调节有功和无功的功率波动、消除负序电网电流三者当中进行切换，并能根据控制目标优化，结合三者的优点进行功率控制，还能有效减少输出电流谐波含量。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种不平衡电网下并网逆变器的柔性功率控制方法，所述柔性功率控制方法包括下列步骤：

针对三电平三相并网逆变器，在不平衡电网下，计算合理的有功功率和无功功率参考值来调节功率波动；

利用模型预测功率控制的目标函数从备选的矢量组合中选择合适的三个矢量，并计算对应的占空比对逆变器的功率开关器件进行控制，其中，所有备选的矢量组合由三电平逆变器空间电压矢量图中每个小三角形的顶点对应的矢量构成，当小三角形包含零矢量时，选择共模电压最小的OOO矢量，每个小三角形都包含两个小矢量，两个小矢量对中点电压影响不一样，于是空间电压矢量图中24个小三角形包含48个矢量组合。

进一步地，所述的在不平衡电网下，计算合理的有功功率和无功功率参考值来调节功率波动的具体步骤如下：

在不平衡电网下，αβ坐标系下电网电压正序和负序分量(e⁺_α，e⁺_β)和(e^-α，e^-_β)的计算公式为：

其中，e⁺_αβ＝e⁺_α+j e⁺_β，e^-αβ＝e^-_α+j e^-β，e_αβ＝e_α+j e_β，T是电网基频周期，而αβ坐标系下电网电流正序和负序分量只需将式(I)中电压分量变为电流分量即可通过相同的方法获得。

在不平衡电网下，求出在静止两相坐标系αβ下，三电平逆变器输出有功功率和无功功率表达式：