[发明专利]αβ坐标系下面向不平衡电网的逆变器多目标优化的控制方法

说明书

本发明涉及新能源发电控制技术领域，具体为αβ坐标系下面向不平衡电网的逆变器多目标优化的控制方法，解决了背景技术中的问题，其通过将检测到的三相不平衡电网电压、并网电流以及电容电流进行Clark变换，得到αβ坐标系下的电网电压、并网电流以及电容电流，将得到的电网电压通过降阶广义积分器得到正负序电压；再通过粒子群优化算法得到最优控制参数，然后计算出参考电流；最后经过PR控制器、电容电流负反馈以及SVPWM模块生成脉冲信号控制逆变器的输出。本发明能够通过粒子群优化算法对参考电流控制参数进行优化，使其能根据需要同时控制并网逆变器三相电流平衡、输出有功功率恒定及无功功率恒定，避免出现极端情况，提高输出电能质量。

技术领域

本发明涉及新能源发电控制技术领域，具体为一种αβ坐标系下面向不平衡电网的逆变器多目标优化的控制方法。

背景技术

近年新能源发电行业快速发展，并网逆变器作为衔接新能源发电装置与电网的重要能量转换单元，应用愈加广泛。然而实际中，由于大功率单相负载、三相负载不平衡、不对称故障和线路非全相运行等原因，电网电压会出现不平衡。三相电压不平衡是电网中最普遍的一种故障现象。电网电压不平衡时，传统的双闭环控制策略难以实现对逆变器并网电流和功率的有效控制，将产生不可控的三相并网电流不平衡及有功、无功功率的二倍频波动，上述性能指标恶化将会威胁到电网的稳定可靠运行，因此需要对不平衡电网条件下逆变器中存在的问题进行深入研究。

现今对并网逆变器控制的研究中，通常将被控量转换到dq坐标系中采用PI控制器进行控制，由于被控量中包含强耦合项，不能对各变量进行独立控制，需要复杂的解耦运算，并且在电网电压不平衡时，对负序电压作用产生的交流量将失去控制。然而在αβ坐标系中，采用比例谐振控制器跟踪交流量即避免了解耦运算，简化控制结构；又适用于电压不平衡的情况。电网电压不平衡时，现有研究都是以分别实现并网逆变器三相电流平衡、输出有功功率恒定及无功功率恒定为目标。然而，这些控制目标之间是相互冲突的，无法同时满足三个控制目标，在达成某一控制目标时，其余目标性能大为恶化，不利于电网稳定运行。因此，有必要设计一种能够根据实际情况需要兼顾多个控制目标的控制方法，从而提高并网逆变器的输出电能质量。

发明内容

本发明旨在解决并网逆变器在电网电压不平衡时导致运行状况恶化且单目标控制极端，无法兼顾多个控制目标的问题，提供了一种应用于电网不平衡情况下并网逆变器的多目标优化控制方法。此外，本发明基于αβ坐标系，解决了传统dq坐标系中逆变器控制复杂的解耦问题，确保了控制系统结构简单可靠。

本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种αβ坐标系下面向不平衡电网的逆变器多目标优化的控制方法，包括以下步骤：

Ⅰ、检测三相不平衡电网电压u_gabc、并网电流i_abc以及电容电流i_cabc并进行Clark变换，得到αβ坐标系下的电网电压u_gα和u_gβ、并网电流i_α和i_β以及电容电流i_cα和i_cβ，将坐标变换后的电网电压u_gα和u_gβ通过降阶广义积分器ROGI，得到正负序电压分量和

Ⅱ、根据正负序电压分量和给定功率P^*、Q^*，结合粒子群优化算法计算得到最优控制系数k，然后根据最优控制系数k计算得到并网参考电流i_αref和i_βref；

Ⅲ、将参考电流i_αref、i_βref分别和并网电流i_α、i_β对应作差得到误差信号，误差信号首先经过PR控制器，然后再将PR控制器的输出信号与电容电流i_cα、i_cβ分别作差后经过SVPWM模块生成脉冲信号对逆变器进行控制。