[发明专利]一种改进的单周控制器、电能质量控制器和微网电能质量控制方法

摘要

本发明公开了一种改进的单周控制器、电能质量控制器和微网电能质量控制方法，所述改进的单周控制器包括产生时钟信号的时钟，在时钟周期内对受控变量进行积分的积分器，将积分器输出值与参考值进行比较输出的比较器，以及将比较器输出值取反的非门；所述比较器的输出值与所述非门的输出值形成PWM控制信号。将改进的单周控制应用于并联型电压电压源逆变器，使其PWM输出信号更加稳定，结构更加简单，并消除了窄脉宽对复位信号的影响；在功率允许的范围内，两个或者多个电压源逆变器共享直流侧参考电压信号，通过改变不同电压源逆变器控制模块中电流采样电阻的参数，从而可以满足分担微网的功率需求与谐波补偿需求。

主权项

1.一种基于改进的单周控制器的微网电能质量主动控制方法，其特征在于，改进的单周控制器包括：产生时钟信号的时钟，在时钟周期内对受控变量进行积分的积分器，将积分器输出值与参考值进行比较输出的比较器，以及将比较器输出值取反的非门；所述比较器的输出值与所述非门的输出值形成PWM控制信号；基于所述改进的单周控制器的微网电能质量主动控制方法：用d_xp表示三相桥式电压源逆变器中某桥臂的占空比，x＝a,b,c，其中，a,b,c分别表示三相桥式电压源逆变器的三相桥臂；根据伏秒平衡，三相桥式电压源逆变器三相中电感直流端A、B、C三点相对于电压源逆变器直流测节点N点的电压u_XN表示为：u_XN＝d_xp·V_dc其中，X＝A,B,C                 (1)相对于电网中心点，电压源逆变器输出的电压与电网公共连接点电压满足公式：其中，ω₀为工频50Hz下的角频率，L为电压源逆变器输出滤波电感，为电压源逆变器输出电流大小；电压关系用电压幅值近似表示：u_XO≈u_xO＝e_x                           (3)其中，e_x表示电网侧电压值；考虑到电网中心点O与直流侧节点N，电压源逆变器侧电压满足：u_XO＝u_XN+u_NO                           (4)上式中，u_NO为电网中心点与直流侧节点N之间的电压，当系统中不含有零序分量时，满足：u_AO+u_BO+u_CO＝0                         (5)因此，式(4)进一步推导为：u_NO＝‑(u_AN+u_BN+u_CN)/3                      (6)将式(1)、(3)、(6)代入到式(4)中，得到电压源逆变器直流侧电压、占空比与电网电压之间的关系如下：由于上式中系数矩阵的秩为2，无法求出其解，假设为d_xp＝k₁+e_x/V_dc                         (8)其中，k₁为任意常数，由于占空比的定义，0<d_xp<1,推导得到：‑e_x/V_dc<k₁<1‑e_x/V_dc(9)从公共连接点侧观察，三相平衡且表现为纯阻性，因此，电压源逆变器电能质量主动治理的控制目标为：e_x＝R_e·i_x(x＝a、b、c)                         (10)其中，R_e为功率等效电阻，i_x为相电流；引入参数k₂与k₃，将上式进一步变化为：上式中，k₃决定电压源逆变器输出电流的最大值，k₂控制电压源逆变器输出功率的实际值；引入电流采样电阻R_s，上式推导为：将式(8)代入至式(12)中，得到：其中，k＝k₃R_s，占空比的定义为d_xp＝t_x/T_s，其中，T_s为开关管的开关周期，t_x为该开关管的一个周期内的导通时间；将其代入上式得到：上式中，其中，v_m是单周控制器中用以控制电压源逆变器直流侧电压误差参数，控制电压源逆变器的实际并网电流，τ为单周控制器中积分器的时间常数；当分布式电压源逆变器直流侧电源为光伏时，采用PI控制器实现对电压源逆变器直流侧电压进行控制，表示为：上式中，K_P和K_I分别为PI控制器中的比例与积分参数，为电压源逆变器直流电压的参考值；电压源逆变器并联运行电网，针对每一个电压源逆变器其额定功率不同，根据每一个电压源逆变器其额定电压分担电能质量问题；在一个三相平衡系统中，根据式(14)，电网公共连接点的电流表示为：上式中，k为与电压源逆变器有关的常数，v_m是直流侧参考电压信号；在功率允许的范围内，两个或者多个电压源逆变器共享直流侧参考电压信号v_m。