[发明专利]一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法及系统，包括：根据直流母线电压指令值与直流母线电压间的差值，获取有功电流指令值；且根据无功功率幅值指令值与无功功率幅值间的差值，获取无功电流指令值；将有功电流指令值与有功电流反馈值的差值通过d轴电流控制器和校正器获取内电势角频率指令；且将无功电流指令值与无功电流反馈值间的差值通过q轴电流控制器和校正器获取内电势幅值指令；将内电势幅值指令与内电势角频率指令通过PWM调制生成内电势幅值与角频率。本发明避免了在弱电网情况下并网变换装置因锁相环快速动作而引起振荡的问题，同时本发明可在孤岛条件下独立运行。

技术领域

本发明属于电气工程控制领域，更具体地，涉及一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法及系统。

背景技术

传统电力系统基于集中式发电，发电机为水、蒸汽或燃气轮机驱动的大型三相同步发电机，当电网发生扰动时同步发电机通过励磁调节与转子动态支撑发电机的输出电压与频率，因此，电机的内电势不会因为电网扰动而迅速变化，有利于维持电力系统的稳定。

当可再生能源发电装置经并网变换装置接入电力系统时，并网变换装置通常采用快速锁相环与电网电压同步。锁相环(phase-locked loop，PLL)是获取相位信息的常用方法，其同步的精度受电网电压的谐波、电压暂降和骤升、三相不平衡等的影响。理想的PLL应当在电网电压畸变或扰动(包括负序扰动)情况下能够快速精确地获得电网电压正序分量的相位信息。然而实际情况下，锁相环需要在动态特性与稳态精度之间进行平衡，例如电网电压出现畸变时，适当降低PLL带宽获得较为精确的相位信息，但其动态响应速度会降低。

电力系统关注的主要目标是系统电压幅值/频率动态，其与整个系统的有功/无功功率平衡密切相关，而现有的基于锁相环控制的装置无法直接为系统电压幅值/频率提供支撑。此外，并网变换装置采用锁相环控制主要面临两方面问题：一方面，当可再生能源发电占比较大的时候，若并网变换装置采用基于端电压锁相的控制方法，电网的扰动会经过锁相环和电流环引起电网中众多并网变换装置响应，但是由于锁相环快速动作，并网变换装置在几个毫秒的偏差内能够跟踪电网频率，因此，并网变换装置的响应并不能对电网的扰动起到抑制作用；另一方面，可再生能源大部分是基于分布式发电，分布式电源通常要求能够在孤岛模式下运行，锁相环控制需要电网频率或相位作为控制基准，因此，只使用锁相环控制时并网变换装置是无法正常工作的。

从可再生能源发展的形式来看，并网变换装置需要在光伏风电高渗透率的情况下稳定运行，并且在电网电压发生波动的情况下能够帮助系统电压恢复稳定，同时能满足孤岛运行的需求。在这种情况下并网变换装置需良好的性能，一方面电力电子并网变换装置的同步环节应具备快速的响应特性和较小的稳态误差；另一方面并网变换装置也需要对电网电压的各种扰动有较强的抑制能力，并且在孤岛条件下也能够正常运行。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法及系统，旨在解决现有的并网变换装置采用锁相环与电网电压同步，无法抑制电网扰动时产生的电力系统振荡的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种电压源型并网变换装置电流直接幅频控制方法，包括：

S1：检测直流母线电压和三相交流电压，计算瞬时无功功率幅值；

S2：将直流母线电压指令值与直流母线电压间的差值通过直流电压控制器获取有功电流指令值；

且将无功功率幅值指令值与无功功率幅值间的差值通过无功功率控制器获取无功电流指令值；

S3：将有功电流指令值与有功电流反馈值间的差值依次通过d轴电流控制器和校正器获取内电势角频率指令；

且将无功电流指令值与无功电流反馈值间的差值依次通过q轴电流控制器和校正器获取内电势幅值指令；