1.考虑非线性与负序负荷的多构网型变流器电流协调分配与电压优化控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.基于构网型变流器的三相负荷侧电流iabc,减去不同频率下的前馈补偿,乘以相对应频率下的传递函数可分别得到负荷侧电流的基波正序分量 基波负序分量 h次谐波分量 同理,构网型变流器的三相电容电压uabc通过上述方式得到电容电压的基波正序分量 基波负序分量 h次谐波分量S2.根据负荷侧电流基波正序分量 和电容电压基波正序分量 通过有功功率调节器和无功电压调节器计算得到角频率ω和构网型变流器输出电压S3.根据构网型变流器输出电压 和S1中的 设定设定基波正序、基波
负序和谐波分量的虚拟阻抗分别为 和 分
别与 相乘,用构网型变流器输出电压 减去上述相乘后的积,得到电压参
考指令值
S4.基于上述的电压参考指令值 减去电容电压uαβ得到电压误差值,经过多并联矢量比例积分电压控制器得到电压环输出的电流参考值 加上αβ坐标系下的负荷侧电流iαβ并减去电感电流iLαβ得到电流误差值,经比例调节器得到电流环输出值,再叠加电容电压uαβ和电流互馈解耦量jωiLαβ,除以0.5倍直流电压Vdc,再转化为abc坐标系得到三相调制波信号mabc,计算得到三相调制波信号mabc;
S5脉冲发生,基于三相调制波信号mabc,经过调制发生模块得到开关器件脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S1所述的电流和电压的基波正序分量、基波负序分量、h次谐波分量,具体为:输入三相分量xabc,经过Clark变换转化为αβ坐标系下分量xαβ,xαβ经过基波正序前馈补偿量 和基波正序提取函数G1(s)得到基波正序分量 xαβ经过基波负序前馈补偿量 和基波负序提取函数G2(s)得到基波负序分量 xαβ经过h次谐波前馈补偿量 和h次谐波提取函数Gi(s)得到h次谐波分量
输出值 会作为前馈补偿量参与下一次迭代运算;若将上述各时域变
量写为s域表达式,其具体计算公式为:
其中,G1(s)、G2(s)、Gi(s)分别为各序次αβ坐标系下的提取函数,ω为实际角频率,ωc为提取算法的截止频率。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S2所述的有功频率调节器如下:+
其中,Pref和P 分别为基波正序有功参考功率和基波正序有功功率,ω0为角频率参考值,ω为实际角频率,J为转动惯量,D为阻尼系数;
所述的无功电压调节器增加了电压静态补偿项ΔE,以消除变流器虚拟阻抗和实际阻抗压降对电压下垂关系的影响,使该构网变流器在公共连接点为无功下垂系数Kq特性的下垂关系,无功电压调节器具体如下:*
其中, 为αβ坐标系下构网型变流器输出电压,V 为构网型变流器输出电压峰值,V为构网型变流器输出基准值,ΔE为电压静态补偿项,Rt为基波正序虚拟电阻 与线路电阻Rr+的总阻值,Lt为基波正序虚拟电感 与线路电感Lr的总感值,Qref和Q 分别为基波正序无功参考功率和基波正序无功功率,LPF(x)表示对x进行一阶低通滤波,x|表示对x求模值。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S3所述的电压参考指令值 具体为:计算基波正序 基波负序 和h次谐波频率点的虚拟阻抗压降指令值
具体计算公式为:
多频率点虚拟阻抗重塑算法输出的电压参考指令值 的具体计算公式为:
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S4所述的三相调制波信号mabc,具体计算公式为:其中,gv(s)为电压控制器的传递函数,kup和kui为多并联矢量比例积分电压控制器的参αβ数值;K为比例调节器的常数, 为用于PWM调制的电压参考值;Tαβ→abc表示从 坐标系转化到abc坐标系。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,通过调节权利要求4中的各虚拟阻抗,将各变流器在h次谐波频率的虚拟阻抗与实际阻抗之和调节为一定比例,h次谐波电流即可按比例分配,具体计算公式为:式中, 和 为第i台变流器h次谐波频率的输出电流矢量、线路阻抗和虚拟阻抗,其中 Rri和Lri为第i台变流器输出馈线的实际电阻和实际电感量。
7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,通过调节有功、无功功率调节器中阻尼系数D和下垂系数Kq,当各变流器取Prefi/Di相等时以及KqiQrefi相等时,各变流器基波正序有功功率与各台变流器的阻尼系数成正比,无功功率与各台变流器的无功下垂系数的倒数成正比,具体计算公式为:式中, Di、 和Kqi为第i台变流器基波正序有功功率、阻尼系数、无功功率和无功下垂系数。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述的多构网型变流器并联系统,通过调节h次谐波虚拟阻抗为 可将公共耦合点电压的h次谐波衰减k倍(0≤k<1),具体计算公式为:
9.考虑非线性与负序负荷的多构网型变流器电流协调分配与电压优化控制方法的主电路,其特征在于,包括多并联的构网型变流器、非线性与负序负荷和电网组成,每个构网型变流器由直流电源、变流器、电感电容滤波器组成,单构网型变流器中直流电源通过变流器连接到电感电容滤波器输出三相电,多个构网型变流器通过不同的线路阻抗并联接入公共耦合点,公共耦合点接入非线性与负序负荷,公共耦合点可接入电网成为并网系统,或者公共耦合点不接入电网成为离网系统;
顶层中央控制器根据各构网型变流器的电流协调分配比例和公共耦合点电压优化需求,对各组构网型变流器的虚拟阻抗值和下垂系数进行计算并下发,从而保证电流的协调分配和公共耦合点的电压优化。
10.考虑非线性与负序负荷的多虚拟同步发电机电流协调分配与电压优化控制的控制装置,其特征在于,包括:检测模块、带前馈补偿的谐波分离模块、构网型控制模块、多频率点虚拟阻抗重塑模块、多并联矢量比例积分电压控制器模块和调制模块;检测模块向带前馈补偿的谐波分离模块馈送负荷侧电流和电容电压,向多并联矢量比例积分电压控制器模块馈送电容电压、电感电流和负荷侧电流;带前馈补偿的谐波分离模块向虚多频率点虚拟阻抗重塑模块输出基波正序、基波负序、谐波电流,向构网型控制模块馈送基波正序电压和电流;构网型控制模块向多频率点虚拟阻抗重塑模块馈送构网型变流器输出电压和角频率,向多并联矢量比例积分电压控制器模块馈送角频率,向带前馈补偿的谐波分离模块馈送角频率;多频率点虚拟阻抗重塑模块向多并联矢量比例积分电压控制器模块馈送电压参考值;多并联矢量比例积分电压控制器模块向调制模块馈送三相调制波信号;
检测模块,用于确定所述的电容电压uabc、负荷侧电流iabc和电感电流iLabc;
带前馈补偿的谐波分离模块,用于从负荷侧电流iabc和电容电压uabc中分离出基波正序分量 基波负序分量 和h次谐波电流分量 以及基波正序分量构网型控制模块,用于基于负荷侧电流iαβ和电容电压uαβ计算出正序有功P和无功功率Q,继而得到构网型变流器输出电压 和角频率ω;
多频率点虚拟阻抗重塑模块,用于基于构网型变流器输出电压 和基波正序、基波负序、h次谐波分量以及相对应设定的虚拟阻抗,计算得到多频率点虚拟阻抗重塑算法输出的电压参考指令值多并联矢量比例积分电压控制器模块,用于多频率点虚拟阻抗重塑算法输出的电压参考指令值 减去电容电压uαβ输出电压误差值,经过多并联矢量比例积分电压控制器得到电压环输出的电流参考值 加上αβ坐标系下的负荷侧电流iαβ以及减去电感电流iLαβ得到电流误差值,经比例调节器得到电流环输出值,再与电容电压uαβ和电流互馈解耦量jωiLαβ,除以0.5倍直流电压Vdc,继而得出三相调制波信号mabc;
调制模块,用于基于所述的三相调制波信号mabc,经过调制发生模块得到开关器件脉冲信号,从而实现对变流器的控制。