一種基於電網電壓正序提取器的併網與獨立雙模式切換方法
2023-06-10 23:40:36 1
一種基於電網電壓正序提取器的併網與獨立雙模式切換方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於正序提取器的併網與獨立雙模式切換方法。它可用於光伏、風機、燃料電池等三相分布式發電系統中。該發明包括一種電網電壓正序提取器，併網到獨立的切換流程及併網電流控制，獨立到併網的切換流程及負荷電壓控制。所提出的電網電壓正序提取器不僅能在併網模式下沒有幅值衰減和相位偏移地提取到三相電網的正序分量，而且還可以在獨立模式下為負荷電壓控制提供相位，並且在電網電壓恢復時又能實現電網電壓的跟蹤。基於所提出的提取器，採用比例雙諧振控制器的併網模式下的電流控制和獨立模式下的負荷電壓控制均具有良好性能，並且確保了併網模式和獨立模式之間的無縫切換。
【專利說明】-種基於電網電壓正序提取器的併網與獨立雙模式切換方 法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於分布式發電領域，可應用於光伏、風機、燃料電池等三相分布式發電系 統中。
【背景技術】
[0002] 太陽能、風能、燃料電池等新能源分布式併網發電在當前受到世界各國的普遍重 視。這些新能源通過併網逆變器接入電網，在電網電壓正常的情況下，可以根據電網電壓的 相位，穩定地向電網輸送功率。然而，在電網斷電時，逆變器的交流輸出端與電網解裂。此 時，逆變器的輸出電壓會發生變化，一般情況下，普通的併網逆變系統會因為過壓或欠壓而 停止運行。這種依賴於電網的分布式發電系統不再能滿足人們對於不間斷供電的需求。例 如醫療設備、傳媒設備、通信設備等關鍵設備的斷電會帶來很大的損失或安全問題。若能改 善併網逆變器的控制，使其在切離電網後以獨立運行模式為附近的關鍵負荷不間斷供電， 而且在電網恢復時還能自動併網運行，則可以更好地發揮分布式電源的作用。
[0003] 在有無電網下分布式電源均能發電的關鍵是實現併網模式和獨立模式之間的無 縫切換。雖然無縫切換技術已成為當前分布式發電及微電網領域的熱門話題，但由於其技 術上的難題，在業內至今仍未徹底解決。其難點主要體現在：一、在併網模式下，控制目標是 入網功率或電流，在獨立模式下，控制目標是負荷電壓，兩種控制目標的不同，使得處理器 需包含兩種控制流程；二、併網模式下，電網突然斷電時，若直流輸入功率與關鍵負荷功率 不匹配時，逆變器輸出端將出現過壓或欠壓，嚴重時迫使逆變器停機或損壞負荷，這要求並 網控制具有防過欠壓的能力並且能儘可能快地切換到獨立模式；三、獨立運行時，在檢測到 電網恢復時，需調節負荷電壓，使其與電網電壓相位和幅值完全一致才可以避免重新併網 時的衝擊電流。本發明就是為解決以上技術難點而設計。
【發明內容】
[0004] 為解決以上技術問題，本發明提供一種再併網模式和獨立模式之間的平穩過渡的 一種基於電網電壓正序提取器的併網與獨立雙模式切換方法。
[0005] 本發明技術方案如下：一種基於電網電壓正序提取器的併網與獨立雙模式切換方 法，包含的電網電壓正序提取器按下式提取電網電壓的正序分量：
【權利要求】
1. 一種基於電網電壓正序提取器的併網與獨立雙模式切換方法，其特徵是包含的電網 電壓正序提取器按下式提取電網電壓的正序分量：
式中：序號η表示當前為第η個時刻，uga (n)，Uge (η)為當前時刻的兩相靜止坐標 IIr 1 2 系下的電網電壓值，即^ S^其中，uga，ugb，ug。為電網電壓採樣值； LwT-jJL、.」， , ' (η》與O-1) , -1)分別為當前時刻與上一時刻的電網電壓基波正序分 量，它們的初始值取為零；ωi為基波頻率，T為採樣控制周期；ae[〇, 1]為濾波係數，在並 網模式時，濾波係數a小於1，獨立模式時，濾波係數a為1。
2. 根據權利要求1所述的一種基於電網電壓正序提取器的併網與獨立雙模式切換方 法，其特徵是併網電流控制採用比例雙諧振控制器，控制方程式為：
式中：va，V0為兩相靜止坐標系下的調製電壓值；?, 為兩相靜止坐標系下的電流 -clIk?-吻IM 給定，計算公式為小;j=+其中為電網電壓正序提 取器的輸出結果，而K和Q#是逆變器需要像電網發送的有功功率和無功功率，視直流輸入 功率的大小和電網的要求而定；比例係數取值為^=^1其中L1為逆變器網側電感，L2 i， 為逆變器側電感；-W1M0與CO1L1Ia為解耦項；電網電壓值Uga與Uge用來作為前饋項抵 消電網的影響；諧振項Ca，C0用來實現交流電流的無靜差跟蹤，具體實現公式為：
式中，諧振控制係數取值為構造的中間變量cal，C01以及諧振項的初 始取值均為零。為防止過壓，對諧振項和中間變量作限幅處理。即當時， e" =^7ZC，m，'C" i=Jd^C，，m對Ce，cM也做類似限幅處理，限幅值Clin取值為〇.1倍 9 額定電網電壓幅值。
3.根據權利要求1所述的一種基於電網電壓正序提取器的併網與獨立雙模式切換方 法，其特徵是負荷電壓控制採用了比例雙諧振控制器，控制方程為：
其中電壓環比例係數的取值為kDU = 0. 5,交流負荷電壓給定按下式計算：
式中：U#為負荷額定電壓幅值，對於單相220V的交流電網，其取值為311 ;da與心為用以實現無靜差電壓控制的電壓誤差諧振項。具體離散實現表達式為：
式中，諧振控制係數的取值為kra = 0. 005,dal，dM為構造的中間變量，諧振項的初始 化值取為併網狀態最後一次的調製電壓值，da(0) =va，dal(0) =ve，de(0) =ve，dM(0) =_Vaο
【文檔編號】H02J3/38GK104319818SQ201410659666
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】劉紅, 林明潮, 李文剛, 李贇 申請人:浙江埃菲生能源科技有限公司