本發(fā)明涉及一種微網(wǎng)儲(chǔ)能變流器，尤其涉及一種微網(wǎng)儲(chǔ)能的變流器控制方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染與能源短缺成為世界各國(guó)都面臨的嚴(yán)重問題，這使得太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源迅速發(fā)展。二極管不可控整流器以及晶閘管的相控整流器具有輸入電流畸變嚴(yán)重、功率因數(shù)低、易造成電磁干擾等缺陷而被日漸淘汰。PWM整流器因具有系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、諧波含量低、功率因數(shù)高等優(yōu)勢(shì)。隨著整流器技術(shù)的發(fā)展,三電平PWM整流器可以使耐壓低、工作電流小的功率器件工作在高壓大功率場(chǎng)合,并且能夠比兩電平更加顯著的降低電流諧波而受到了廣泛的關(guān)注。

太陽(yáng)能、風(fēng)能等分布式發(fā)電能源具有隨機(jī)性、間歇性與可調(diào)度性差的特點(diǎn)。因此，為了最大限度地發(fā)揮分布式發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)能夠自我控制、保護(hù)與管理的微網(wǎng)開始受到廣泛關(guān)注。其中，儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)改善微網(wǎng)電能質(zhì)量、削峰填谷、不間斷供電等方面具有非常重要的作用，是微網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。變流器作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的對(duì)外接口，承擔(dān)著能量雙向流動(dòng)的重要職責(zé)，其性能的好壞直接影響到整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。傳統(tǒng)PWM變流器功率開關(guān)損耗較大、電流諧波含量高、網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低且直流電壓紋波大，不宜用于微網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服微網(wǎng)儲(chǔ)能變流器的動(dòng)、靜態(tài)性能存在的難題，本發(fā)明提出一種微網(wǎng)儲(chǔ)能的變流器控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明微網(wǎng)儲(chǔ)能變流器整體采用基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方式，并結(jié)合電壓電流雙閉環(huán)控制方法。

微網(wǎng)儲(chǔ)能的變流器控制方法包括微網(wǎng)儲(chǔ)能變流器、電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)三個(gè)部分。

所述微網(wǎng)儲(chǔ)能變流器由六個(gè)IGBT開關(guān)管組成的橋式電路組成，并采用PWM調(diào)制的方式進(jìn)行控制。

所述電壓外環(huán)主要控制并穩(wěn)定直流側(cè)輸出電壓，采用PI控制。

所述電流內(nèi)環(huán)控制網(wǎng)側(cè)電流使其正弦化，并控制系統(tǒng)的有功功率和無功功率。

本發(fā)明的有益效果是：提出融合了前饋解耦控制的電網(wǎng)電壓定向雙閉環(huán)控制策略，在三相電壓源型變流器( d，q) 坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，以電網(wǎng)電壓矢量定向并同步旋轉(zhuǎn)，電流內(nèi)環(huán)采用前饋解耦直接電流控制，解耦了有功電流與無功電流，提高了內(nèi)環(huán)電流的跟蹤速度與精度，同時(shí)加速了外環(huán)電壓的響應(yīng)速度。仿真結(jié)果表明，變流器系統(tǒng)響應(yīng)速度快、網(wǎng)側(cè)電流諧波含量低、直流側(cè)電壓穩(wěn)定且紋波電壓小，能以單位功率因數(shù)雙向運(yùn)行。提出的控制方法可行有效，具有應(yīng)用參考價(jià)值。

附圖說明

圖1 微網(wǎng)儲(chǔ)能變流器。

圖2 變流器整體控制結(jié)構(gòu)。

圖3 電流內(nèi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)。

圖4 電壓外環(huán)控制結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方案

圖1中，圖中為網(wǎng)側(cè)相電壓，ia\b\c為網(wǎng)側(cè)相電流；為網(wǎng)側(cè)電感； r\* MERGEFORMAT 為交流側(cè)等效電阻；c\* MERGEFORMAT 為直流側(cè)電容；udc為直流側(cè)電壓；idc為直流側(cè)電流；rl為直流側(cè)等效電阻；il為直流側(cè)等效電阻電流。定義sj為變流器單極性二值邏輯開關(guān)函數(shù)，則sj=1，上橋臂導(dǎo)通，下橋臂關(guān)斷；sj=0，下橋臂導(dǎo)通，上橋臂關(guān)斷。其中，j = a，b，c。

微網(wǎng)儲(chǔ)能變流器控制的主要目的是使網(wǎng)側(cè)電流正弦和直流側(cè)電壓穩(wěn)定，為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，采用基于電網(wǎng)電壓定向的直接電流控制方式。采用坐標(biāo)變換的方法將網(wǎng)側(cè)相電壓和相電流變換為兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系( d，q ) 下的直流分量。電網(wǎng)電壓矢量E與同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的d軸同向重合并以電網(wǎng)角頻率MERGEFORMAT 逆時(shí)針同步旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)網(wǎng)側(cè)電壓恒定不變并且不考慮系統(tǒng)損耗時(shí)，變流器直流側(cè)電壓udc與有功電流id成正比。又因?yàn)橛泄β蕄 與id成正比，所以通過控制變流器有功電流id即有功功率p 就可實(shí)現(xiàn)對(duì)直流側(cè)電壓udc的控制。

圖2中，直流指令電壓u*dc與實(shí)測(cè)反饋值udc\* MERGEFORMAT 的差值作為外環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，輸出為有功電流指令i*c。i*d為正時(shí)，變流器運(yùn)行于整流狀態(tài)，其從微網(wǎng)交流母線上獲取電能，單位功率因數(shù)時(shí)網(wǎng)側(cè)相電壓與相電流相位相同；i*d為負(fù)時(shí)，變流器運(yùn)行于有源逆變狀態(tài)，其向微網(wǎng)交流母線傳輸電能，單位功率因數(shù)時(shí)網(wǎng)側(cè)相電壓與相電流相位相反。

電流內(nèi)環(huán)主要控制網(wǎng)側(cè)電流使其正弦化，并控制系統(tǒng)的有功功率和無功功率。其根據(jù)電壓外環(huán)輸出的有功電流指令i*d\* MERGEFORMAT 控制系統(tǒng)的有功功率，根據(jù)設(shè)定的無功電流指令i*q控制無功功率，以獲得給定的功率因數(shù)，設(shè)置i*q=0，可以實(shí)現(xiàn)變流器以單位功率因數(shù)運(yùn)行。電流內(nèi)環(huán)經(jīng)PI 調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)u*d與u*q，經(jīng)過 \* MERGEFORMAT 逆變換后，得到SVPWM 調(diào)制所需的合成參考電壓 \* MERGEFORMAT 與u*q\* MERGEFORMAT ，最終得到相應(yīng)的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sa，Sb，Sc，實(shí)現(xiàn)對(duì)變流器的控制。