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专利号: 2023114933408
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双向互联变换器自适应控制方法,其特征在于,所述控制方法用于控制双向互联变换器,所述双向互联变换器包括三相桥式变换电路,所述控制方法包括:有功控制环,在所述双向互联变换器的直流侧和交流侧分别添加直流侧虚拟电容和交流侧虚拟电容,在交流侧虚拟电容和直流侧虚拟电容之间设置虚拟电阻,计算双向互联变换器直流侧虚拟电容两端的电压,根据所述双向互联变换器直流侧虚拟电容两端的电压,交、直流侧虚拟电容以及虚拟电阻计算得到双向互联变换器交流侧参考电压角频率偏差,所述交流侧参考电压角频率偏差加上双向互联变换器交流侧额定角频率得到双向互联变换器交流侧参考电压输出角频率,根据所述输出角频率计算得到输出相位角,所述有功控制环为闭环,所述输出相位角参与双向互联变换器额定有功功率到双向互联变换器实际传输有功功率的闭环传递函数计算;

虚拟励磁控制环,采用无功‑电压下垂控制,计算交流电压额定幅值和交流电压实际测量幅值的差值,计算双向互联变换器额定无功功率和双向互联变换器实际传输无功功率的差值,通过无功‑电压下垂控制的相关公式计算得到交流参考电压幅值参考值,根据所述有功控制环输出的所述输出相位角和所述虚拟励磁控制环输出的所述交流参考电压幅值参考值计算得到参考电压,所述参考电压经Park变换后得到参考电压分量;

电压电流控制环,采样所述三相桥式变换电路中三相电流和三相电压经Park变换后,与所述参考电压分量比较,依次通过电压环和电流环,最后经Park反变换得到驱动信号;

所述有功控制环还包括交流侧虚拟电容自适应控制环,根据所述输出角频率计算得到双向互联变换器交流侧频率,根据所述双向互联变换器交流侧频率得到交流侧频率变化速率,将所述交流侧频率变化速率的绝对值与频率的偏差速率阈值相比,根据交流侧虚拟电容自适应控制环的相关计算公式进行调节,若所述交流侧频率变化速率的绝对值大于所述频率的偏差速率阈值,则启动交流侧虚拟电容自适应,增大所述交流侧虚拟电容;若所述交流侧频率变化速率的绝对值小于等于所述频率的偏差速率阈值,则使所述交流侧虚拟电容快速恢复至系统稳定运行时的数值;

所述有功控制环还包括直流侧虚拟电容自适应控制环,根据所述双向互联变换器直流侧虚拟电容两端的电压得到直流侧虚拟电容两端的电压变化速率,将所述直流侧虚拟电容两端的电压变化速率的绝对值与直流母线电压偏差阈值相比,根据直流侧虚拟电容自适应控制环的相关计算公式进行调节,相关计算公式如下:其中Cdc为直流侧虚拟电容,Cdc0为π型虚拟同步发电机稳定运行时的直流侧虚拟电容,ΔUdc为双向互联变换器直流侧虚拟电容两端的电压,ΔPt为双向互联变换器实际传输有功功率和额定有功功率的偏差值,Ku为直流侧虚拟电容的调节系数,Ku0为π型虚拟同步发电机稳定运行时直流侧虚拟电容的调节系数,Kpt为直流侧虚拟电容的调节系数的增值,Tu为直流母线电压偏差阈值,Tk为功率变化阈值。

2.根据权利要求1所述的一种双向互联变换器自适应控制方法,其特征在于:所述交流侧虚拟电容自适应控制环的相关计算公式如下:其中Cac为交流侧虚拟电容,Cac0为π型虚拟同步发电机稳定运行时的交流侧虚拟电容,f为交流侧频率,Kf为交流侧虚拟电容的调节系数,Tf为频率的偏差速率阈值。

3.根据权利要求1所述的一种双向互联变换器自适应控制方法,其特征在于:所述有功控制环得到双向互联变换器额定有功功率P0到双向互联变换器实际传输有功功率Pt的闭环传递函数如下:其中UdcN为直流母线的额定电压,Kω为电动势常数,kdc为直流微网的下垂系数,KP为双向互联变换器等效传输功率,Rv为虚拟电阻,Cac为交流侧虚拟电容,Cdc为直流侧虚拟电容;

通过所述有功控制环得到输出相位角θ的计算公式如下:

其中ΔUω为双向互联变换器的交流侧虚拟电动势偏差,ΔPt为双向互联变换器实际传输有功功率和额定有功功率的偏差值,Uω为双向互联变换器的交流侧虚拟电动势,ω为输出角频率,ΔUdc为直流侧虚拟电容两端的电压;

通过所述虚拟励磁控制环得到交流参考电压幅值参考值Em的计算公式如下:

其中KQ为无功惯性系数,Dq为无功‑电压下垂系数,Un和U分别为交流电压额定幅值和交流电压实际测量幅值,Qe和Qm分别为双向互联变换器额定无功功率和双向互联变换器实际传输无功功率;

根据所述有功控制环输出的输出相位角θ和所述虚拟励磁控制环输出的交流参考电压幅值参考值Em计算得到参考电压的公式如下:其中ea、eb和ec分别为参考电压在坐标系abc各坐标轴上分量。

4.根据权利要求1所述的一种双向互联变换器自适应控制方法,其特征在于:所述驱动信号经过空间矢量脉宽调制后控制所述三相桥式变换电路中开关的导通截止。