一种兆瓦级变流器并联交流母线电压质量改善方法

摘要

本发明公开了一种兆瓦级变流器并联交流母线电压质量改善方法，包括小谐波阻抗型的电压电流控制、分频虚拟阻抗技术及快速鲁棒下垂控制方法。本发明方法针对海岛多大功率变流器并联系统，用于改善负荷突变下所引起交流母线电压的急剧跌落、高渗透非线性负荷所引起交流母线电压的严重畸变，实现在满足负荷功率精确分配的前提下变流器能够快速主动支撑交流母线电压，并抵消LCL滤波器的网侧电感所造成交流母线电压的畸变，从而保证并联系统交流母线的高精度、高品质控制，满足本地负荷的高使用要求。

主权项

一种兆瓦级变流器并联交流母线电压质量改善方法，适用于多兆瓦级变流并联系统，所述多兆瓦级变流并联系统包括依次连接的直流微源、直流储能电容、逆变电路、LCL滤波电路、锁相环电路；所述LCL滤波器接入交流母线；A/D采样电路输入端与所述LCL滤波电路连接；控制与驱动保护电路输入端、A/D采样电路输出端连接；所述驱动保护电路驱动所述逆变电路；其特征在于，该方法为：1)在每个采样周期的起始点，A/D采样电路分别对多兆瓦级变流并联系统的输出电压u_o、输出电流i_o及逆变电路输出电流i_L进行采样；2)将多兆瓦级变流并联系统的输出电压u_o与输出电流i_o相乘得到多兆瓦级变流并联系统的瞬时有功功率p；将多兆瓦级变流并联系统输出电流滞后90°，并与多兆瓦级变流并联系统输出电压相乘得到多兆瓦级变流并联系统的瞬时无功功率q；3)计算得到多兆瓦级变流并联系统的平均输出有功功率P、无功功率Q，计算公式为：$\left\{\begin{array}{c}P=\frac{s}{({\tau }_{LPF}s+1)({\tau }_{HPF}s+1)}p\\ Q=\frac{1}{({\tau }_{LPF}s+1)}q\end{array}\right.$其中，τ_LPF为低通滤波器的时间常数，τ_HPF为高通滤波器的时间常数，s为拉普拉斯变化因子；4)设计快速鲁棒下垂控制器，得到多兆瓦级变流并联系统输出电压的幅值指令E、角频率指令ω；5)由多兆瓦级变流并联系统输出电压的幅值指令E、角频率指令ω合成多兆瓦级变流并联系统的参考电压指令u_droop：其中，相角为预同步相位信号；t为时间量；6)在小谐波阻抗的环境下，通过分频虚拟阻抗技术将多兆瓦级变流并联系统的等效输出阻抗Z_eq在基频处设计成容性、在谐波频率处设计成阻性，并得到电压外环指令u_ref的表达式为：$u_{ref}=u_{droop}-i_{0f}\frac{1}{{\mathrm{sC}}_v}-i_{0h}{R}_h$其中，i_of和i_oh分别为多兆瓦级变流并联系统输出电流的基波分量和谐波分量；1/sC_v和R_h分别为基波频率和谐波频率处的虚拟阻抗值；7)将u_ref与多兆瓦级变流并联系统输出电压u_o进行比例+重复控制，并得到多兆瓦级变流并联系统输出电流的指令值i_ref；8)将逆变电路输出电流的指令值i_ref与输出电流采样值i_L进行比例调节，得到SPWM调制载波信号D；9)将SPWM调制波信号D和三角载波进行双极性调制，得到全控型功率器件的占空比信号，经驱动保护电路，驱动逆变电路全控型功率器件的开通与关断。