[发明专利]基于自适应模式切换的下垂控制方法

摘要

本发明公开了一种基于自适应模式切换的下垂控制方法。它包括在系统频率正常条件下的三相微网储能逆变器的dq旋转坐标系下的下垂控制方法，在系统频率出现大波动条件下的三相微网储能逆变器的dq旋转坐标系下的恒电流控制方法，以及不同系统频率条件下的下垂控制模式与恒电流控制模式的自适应切换方法。它既兼顾了微网储能逆变器在系统频率正常情况下的并联均流特性，又保证了系统频率出现大波动情况下微网储能逆变器的恒功率运行，防止了储能电池的过冲或者过放，从而大大地延长了储能电池的使用寿命；它可以广泛地应用于微网储能逆变器并网运行的系统中。

主权项

一种基于自适应模式切换的下垂控制方法，包括微网储能逆变器的输出电容电压的采集，其特征在于主要步骤如下：步骤1，先采集微网储能逆变器的输出电容电压U_ca,U_cb,U_cc、电网电压U_ga,U_gb,U_gc、桥臂侧电感电流I_la,I_lb,I_lc和输出电流I_oa,I_ob,I_oc，再将其经单同步旋转坐标变换得到输出电容电压的dq分量U_cd,U_cq、桥臂侧电感电流的dq分量I_ld,I_lq和输出电流的dq分量I_od,I_oq；步骤2，先根据步骤1中得到的电网电压U_ga,U_gb,U_gc，经单同步坐标系软件锁相环得到电网电压的dq分量U_gd,U_gq、电网的频率f_g和相角θ_g，再根据步骤1得到的桥臂侧电感电流I_la,I_lb,I_lc，经单同步旋转坐标变换得到基于电网相角θ_g定向的桥臂侧电感电流的dq分量I_ld1,I_lq1；步骤3，先根据步骤1中得到的输出电容电压的dq分量U_cd,U_cq和输出电流的dq分量I_od,I_oq，经有功功率计算方程和无功功率计算方程分别得到平均有功功率和平均无功功率再根据得到的平均有功功率和微网储能逆变器给定的有功功率指令P_ref、微网储能逆变器给定的角频率指令ω_ref、有功下垂系数m，经有功功率‑频率下垂控制方程得到微网储能逆变器的角频率ω，角频率ω经积分得到微网储能逆变器的矢量角θ；步骤4，根据步骤3中得到的平均无功功率和微网储能逆变器给定的无功功率指令Q_ref、额定输出电压U_ref、无功下垂系数n，经无功功率‑幅值下垂控制方程得到微网储能逆变器电容电压的dq分量基准信号U_dref,U_qref；步骤5，先根据步骤1中得到的输出电容电压的dq分量U_cd,U_cq和步骤4中的电容电压的dq分量基准信号U_dref,U_qref，通过电压控制方程得到电感电流的dq分量指令信号再根据电感电流的dq分量指令信号和步骤1中的桥臂侧电感电流的dq分量I_ld,I_lq，通过电流比例控制方程得到控制信号U_d,U_q；步骤6，先根据步骤5中得到的控制信号U_d,U_q，以及步骤3中得到的矢量角θ，经单同步旋转坐标反变换得到基于下垂模式并网控制的三相桥臂电压控制信号U_a,U_b,U_c，再由三相桥臂电压控制信号U_a,U_b,U_c生成微网储能逆变器逆变桥开关管的SVPWM控制信号；步骤7，先根据步骤2中得到的基于电网相角θ_g定向的桥臂侧电感电流的dq分量I_ld1,I_lq1和根据限定功率值P^*,Q^*，分别计算得到桥臂侧电感电流的dq分量参考值再通过电流比例积分控制方程得到恒电流源模式并网的控制信号U_d1,U_q1；步骤8，先根据步骤2中得到的电网相角θ_g，以及步骤7中的控制信号U_d1,U_q1，经单同步旋转坐标反变换得到基于恒电流源模式并网控制的三相桥臂电压控制信号U_a1,U_b1,U_c1，再由三相桥臂电压控制信号U_a1,U_b1,U_c1生成微网储能逆变器逆变桥开关管的SVPWM控制信号；步骤9，先根据步骤2中得到的电网频率f_g＜49.5HZ或f_g＞50.5HZ，通过幅值锁存控制器锁存得到电压控制方程的dq分量输出值再经相位同步控制器完成矢量角θ至电网相角θ_g的跟踪，以实现下垂模式并网到恒电流源单位功率因数模式并网的无缝切换；步骤10，先根据步骤2中得到的电网频率49.5HZ≤f_g≥50.5HZ，通过相角锁存控制器锁存电网单同步坐标系软件锁相环的输出值θ′_g，再经相位同步控制器完成电网相角θ_g与矢量角θ的相位同步，之后，经数值缓起控制器完成桥臂侧电感电流的dq分量参考值分别至电压控制方程的dq分量输出值的过渡，以实现恒电流源模式并网到下垂模式并网的无缝切换。