[发明专利]一种提升电压控制型变流器带载能力的控制方法

说明书

本发明公开了一种提升电压控制型变流器带载能力的控制方法，涉及电压控制型变流器控制策略领域，解决了现有电压控制型变流器控制方法带载能力较差的技术问题，其技术方案要点是通过电压控制外环、限幅器和电流控制内环在旋转坐标系下实现，电流反馈经过系数k和电压外环输出指令叠加，经过限幅器后，作为电流内环指令，与电流反馈作差后，经过电流内环控制器，作为PWM调制指令，控制电力电子变流器运行；电流反馈可以是变流器测电流，也可以是输出电流。在保证电压控制变流器稳定性的前提下，电压控制型变流器的带负载能力能得到显著提升。

技术领域

本申请涉及电压控制型变流器控制策略领域，尤其涉及一种提升电压控制型变流器带载能力的控制方法。

背景技术

储能系统或者柔性直流输电系统等可通过电压控制型变换器提供稳定的交流母线，而风能和光伏发电等可再生能源可通过电流控制型电压源逆变器接入交流母线，以调节系统功率。电力系统中亦存在着电压控制型变流器控制母线电压稳定，亦存在电流控制型电压源整流器为接口的负载。然而，电压控制型变流器与电流控制型变流器级联运行时，系统随着传输有功电流增加将面临严重的谐波振荡问题。若无法抑制该谐波振荡，级联系统将会失稳，严重限制了电压控制型变流器的带载能力。

图1为现有技术中典型的电压控制型变流器控制方法的结构示意图，在接入逆变器或者整流器负载时，电压控制型变流器的稳定性极弱，系统传输较小电流时，系统即会出现振荡。图3为采用现有控制方法时电压控制器带整流器负载的实验波形；图4为采用现有控制方法时电压控制器带逆变器负载的实验波形。当负载功率较大时，系统即失稳。

优化电压控制型变流器的控制方法可有效提升级联系统稳定性，提升其带载能力。同时考虑到高频稳定性、过载限流和级联稳定性，对电压控制型变流器的控制方法是一个较大挑战。

发明内容

本申请提供了一种提升电压控制型变流器带载能力的控制方法，其技术目的是解决现有电压控制型变流器控制方法带载能力较差的问题，使级联系统稳定性和可传输电流得到有效提升，从而使电压控制型变流器的带载能力得到有效提升。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种提升电压控制型变流器带载能力的控制方法，该控制方法通过控制系统实现，所述控制系统包括输出电压变换单元、输出电流变换单元、变流器侧电流变换单元、PWM单元以及互为对称的d轴控制模块和q轴控制模块，d轴控制模块和q轴控制模块都包括电压控制器、限幅器和电流控制器；所述输出电压变换单元将变流器输出电压v_abc变换为两相旋转坐标系下的交流分量v_vd、v_vq；所述输出电流变换单元将变流器输出电流i_o,abc变换为两相旋转坐标系下的交流分量i_vd、i_vq；所述变流器测电流变换单元将变流器侧电流i_v,abc变换为两相旋转坐标系下的交流分量i_od、i_oq。

各个变换单元(abc/dq单元)的计算公式如下：

上式中，θ_v为dq坐标系的旋转角度，其公式为：其中，s表示微分算子，ω表示电压控制型变流器输出交流电压角频率，θ_v表示初始相位。

该控制方法包括d轴控制和q轴控制，所述d轴控制包括：