本發明屬于電能質量治理
技術領域：
，特別是涉及一種三相不平衡狀態下的分布式電源并網逆變器控制方法。
背景技術：
：現有的電能質量治理技術主要有兩類：有源治理：如靜止無功發生器(SVG)、有源電力濾波器等；無源治理：LC濾波器、晶閘管控制電抗器(TCR)、晶閘管投切電容器(TSC)。但無論是有源還是無源的電能質量治理技術都需要在電網上掛接治理設備，因此會額外增加電網投資。最典型的有源治理方法是：將非線性或不對稱負載的饋線電流補償為基波正序有功電流，常見的方法有基于瞬時無功功率理論的p-q算法和Ip-Iq算法，以及基于派克變換的補償方法。該類方法由于使系統只提供基波正序有功電流，不會影響到電網的其它部分，也不會導致不對稱電壓的惡性循環，還補償和抑制了系統的無功功率與諧波，是一種較好的補償策略。但此類方法在三相不對稱系統中會產生一定的誤差，因此不能得到精確的結果。這主要是由于三相電壓不對稱，從而導致基波相電壓矢量與基波正序相電壓矢量之間存在相位差，因此必須對基波正序相電流按照基波正序相電壓矢量的相位進行有功無功分解，才能得到正確的基波正序有功和基波正序無功電流。另外，單相負載大量存在于400V的低壓配電網中，因此三相不平衡是常見現象。小功率的分布式電源由于電壓等級及自身特性的原因一般接于低壓配電網的末端，不可避免地要工作在三相不對稱的網絡環境下，為了給用戶提供高質量的電能，就必須要對三相不對稱電壓、諧波以及無功功率進行補償和抑制。但目前尚缺少有效的方法。技術實現要素：為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種三相不平衡狀態下的分布式電源并網逆變器控制方法。為了達到上述目的，本發明提供的三相不平衡狀態下的分布式電源并網逆變器控制方法包括按順序進行的下列步驟：1)首先檢測三個電信號：分布式電源并網點母線BUS的三相電壓uabc、電網注入分布式電源并網點母線BUS的三相電流iabc、分布式電源直流側的直流電壓Udc；2)設定分布式電源輸出最大功率的直流電壓基準值Udc-ref，并與分布式電源直流側的直流電壓Udc做差，然后通過比例積分調節后產生有功電流的基準值ip-ref；3)對分布式電源并網點母線BUS的三相電壓uabc進行派克變換，得到三相電壓的d軸和q軸分量ud、uq；4)電壓中的基波正序分量在dq0坐標下為直流，其余分量均為三角函數，因此采用求平均值的方法求得電壓中的基波正序分量及基波正序分量的相位并將其作為修正派克變換的基準相角；5)對電網注入分布式電源并網點母線BUS的三相電流iabc做修正后的派克變換，得到相對電壓的零軸、d軸和q軸電流分量i0、id、iq；6)對d軸電流分量id求T0時間內的平均值，得到d軸電流分量id中的直流分量id1；7)此時id-id1則是需補償的d軸電流分量，以去除d軸電流分量id內的交流分量，為使分布式電源輸出最大功率，此分量需與有功電流的基準值ip-ref疊加；8)將零軸電流分量i0、q軸電流分量iq以及疊加后的d軸電流分量一起進行比例積分調節，得到逆變器INV輸出控制的零軸、d軸和q軸電流基準分量i0-ref、id-ref、iq-ref；9)將零軸、d軸和q軸電流基準分量i0-ref、id-ref、iq-ref進行PWM脈寬調制，得到逆變器六臂晶閘管的觸發信號，從而實現對逆變器INV的輸出進行控制。在步驟3)中，所述的派克變換的公式為：udq0＝TuabcT=23cos(ωt)cos(ωt-2π/3)cos(ωt+2π/3)-sin(ωt)-sin(ωt-2π/3)-sin(ωt+2π/3)1/21/21/2]]>式中，T為派克變換矩陣，uabc為母線BUS的三相電壓，udq0為變換后的零軸、d軸和q軸電壓分量，ω為角頻率。在步驟4)中，所述的相位的計算公式如下：式中，ud、uq分別為三相電壓的d軸和q軸分量，分別為三相電壓的d軸和q軸分量在基波周期T0內的平均值，為基波正序電壓的相位。在步驟5)中，所述的派克變換的公式為：idq0＝T′iabc式中，T’為修正后的派克變換矩陣，iabc為電網注入母線BUS的三相電流，idq0為變換后的零軸、d軸和q軸電流分量，ω為角頻率。本發明提供的三相不平衡狀態下的分布式電源并網逆變器控制方法的效果：充分考慮了三相電壓不平衡的影響，通過對三相不平衡電壓的基波分量提取和對并網逆變器的控制，利用逆變器的輸出對電能質量進行精確的治理，可使得到的電能質量治理效果更加明顯。另外，本發明方法實現簡單且無需改變現有分布式電源并網逆變器的硬件結構，既具有較廣的適用性，而且無需外加治理設備，從而能夠節省投資。附圖說明圖1為分布式電源并網逆變器的控制邏輯框圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的三相不平衡狀態下的分布式電源并網逆變器控制方法進行詳細說明。圖1為分布式電源并網逆變器的控制邏輯框圖。如圖1所示，電網系統PWS通過一條送電線路與母線BUS相連，為負載LOAD1、負載LOAD2、負載LOAD3供電，分布式電源通過逆變器INV將直流電轉化為交流電在PCC點并入電網中的母線BUS之后，可通過對逆變器INV的控制對母線BUS的電能質量進行綜合治理。本發明提供的三相不平衡狀態下的分布式電源并網逆變器控制方法涉及到的測量元件主要包括交流側的三相電流互感器CT、三相電壓互感器PT、直流側的電壓測量模塊。三相電流互感器CT用于測量電網注入母線BUS的三相電流，三相電壓互感器PT用于測量母線BUS的三相電壓，直流電壓測量模塊用于測量分布式電源出口處的實時直流電壓。派克變換矩陣T用來計算dq0坐標系下的電壓分量，通過積分求平均值濾取其中的直流分量，以求得基波正序電壓分量的相位以此相位為基準對派克變換矩陣進行修正，得到修正派克變換矩陣T‘，之后對電網注入母線BUS的三相電流進行派克變換后解析出其中的所有非基波有功電流的分量，作為逆變器的控制基準，經PWM脈沖調制轉化為六臂晶閘管的觸發信號來控制逆變器輸出，經過這樣控制后，電網對母線BUS的電流將僅包含基波有功分量。同時，為了保證分布式電源的最大功率輸出，還將分布式電源出口處的直流電壓與基準分量做差并通過比例積分調節補償到控制環路中，從而實現了分布式電源輸出有功功率的最大化。本發明提供的三相不平衡狀態下的分布式電源并網逆變器控制方法包括按順序進行的下列步驟：1)首先檢測三個電信號：分布式電源并網點母線BUS的三相電壓uabc、電網注入分布式電源并網點母線BUS的三相電流iabc、分布式電源直流側的直流電壓Udc；2)設定分布式電源輸出最大功率的直流電壓基準值Udc-ref，并與分布式電源直流側的直流電壓Udc做差，然后通過比例積分調節后產生有功電流的基準值ip-ref；3)對分布式電源并網點母線BUS的三相電壓uabc進行派克變換，得到三相電壓的d軸和q軸分量ud、uq；4)電壓中的基波正序分量在dq0坐標下為直流，其余分量均為三角函數，因此采用求平均值的方法求得電壓中的基波正序分量及基波正序分量的相位并將其作為修正派克變換的基準相角；5)對電網注入分布式電源并網點母線BUS的三相電流iabc做修正后的派克變換，得到相對電壓的零軸、d軸和q軸電流分量i0、id、iq；6)對d軸電流分量id求T0時間內的平均值，得到d軸電流分量id中的直流分量id1；7)此時id-id1則是需補償的d軸電流分量，以去除d軸電流分量id內的交流分量，為使分布式電源輸出最大功率，此分量需與有功電流的基準值ip-ref疊加；8)將零軸電流分量i0、q軸電流分量iq以及疊加后的d軸電流分量一起進行比例積分調節，得到逆變器INV輸出控制的零軸、d軸和q軸電流基準分量i0-ref、id-ref、iq-ref；9)將零軸、d軸和q軸電流基準分量i0-ref、id-ref、iq-ref進行PWM脈寬調制，得到逆變器六臂晶閘管的觸發信號，從而實現對逆變器INV的輸出進行控制。在步驟3)中，所述的派克變換的公式為：udq0＝TuabcT=23cos(ωt)cos(ωt-2π/3)cos(ωt+2π/3)-sin(ωt)-sin(ωt-2π/3)-sin(ωt+2π/3)1/21/21/2]]>式中，T為派克變換矩陣，uabc為母線BUS的三相電壓，udq0為變換后的零軸、d軸和q軸電壓分量，ω為角頻率。在步驟4中，所述的相位的計算公式如下：式中，ud、uq分別為三相電壓的d軸和q軸分量，分別為三相電壓的d軸和q軸分量在基波周期T0內的平均值，為基波正序電壓的相位。在步驟5)中，所述的派克變換的公式為：idq0＝T′iabc式中，T’為修正后的派克變換矩陣，iabc為電網注入母線BUS的三相電流，idq0為變換后的零軸、d軸和q軸電流分量，ω為角頻率。本發明提供的三相不平衡狀態下的分布式電源并網逆變器控制方法的原理是：首先檢測分布式電源并網點處三相電壓，并提取出基波正序電壓的相位，并將其作為電流分量提取的相角依據，之后檢測電網需要提供給負載的所有非基波正序有功電流的分量(如各諧波分量、無功分量、負序和零序分量等等)，將這些分量作為逆變器控制信號的基準，由逆變器輸出所有的非基波正序有功電流分量，從而使得電網流向母線BUS的電流只包含基波正序有功電流，同步考慮分布式電源的最大輸出有功電流，將有功電流信號加入到逆變器的控制回路中，以使得逆變器能按照最大有功功率輸出。本發明提供的三相不平衡狀態下的分布式電源并網逆變器控制方法具有如下特點：(1)無需改變現有分布式電源并網逆變器的硬件結構，僅在控制算法上做出改變，使得本發明方法具有較廣的適用性。(2)本發明方法充分考慮了三相電壓不平衡的影響，通過對基波正序電壓相位的提取與應用，可使所得到的電能質量治理效果更加精確。(3)采用本發明方法進行電能質量治理無需外加治理設備，可直接使用分布式電源的逆變器進行，從而能夠減少設備的數量及節省投資。當前第1頁1 2 3