一种基于网络构造型变换器的负序电流抑制系统及方法

本发明涉及并网型变换器，特别是涉及一种基于网络构造型变换器的负序电流抑制系统及方法。

背景技术：

1、目前，实际应用的并网型变换器大都采用网络跟踪型(跟网型)控制策略。其基本原理是，利用锁相环(phase locked loop，pll)跟踪并网型变换器并网点的系统电压相位，利用解耦的电流跟踪控制策略分别控制注入或流出电网的有功电流和无功电流，等效为三相电流源。

2、一方面，跟网型控制策略使并网型变换器输出的有功功率和无功功率与电网的运行状态解耦，不利于电力系统的频率稳定性和电压稳定性。

3、另一方面，锁相环的输出与电网之间存在强耦合，在并入弱系统时会降低并网变换器的抗干扰稳定性。随着电力电子装置总容量，尤其是新能源装机容量的不断攀升，并网型变换器对电力系统稳定性的影响日益明显。

4、针对跟网型变换器的问题，人们提出了网络构造型(构网型)变换器。构网型变换器不需要锁相环，可以实现与电网间的自同步。同时，其输出特性可等效为三相电压源，在孤网和并网模式下均能正常工作，有利于电力系统的频率支撑和电压支撑，已经在实际工程中得到了初步地应用。但是，目前，构网型变换器存在输出电流中负序分量较高的问题。

5、其原因在于：1)由于脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)驱动的控制精度、元件参数不对称等原因，可能会导致构网型变换器在正常工作时三相系统电压和三相输出电流存在轻微的不对称现象，即三相系统电压和三相输出电流中存在少量的负序分量；2)当电力系统发生不对称故障后，构网型变换器出口处系统电压严重不对称，由于构网型变换器仅能输出正序电压，从而导致其输出电流中存在幅值较大的负序分量，部分工况下会导致并网型变换器过流，对变换器和电力系统的稳定运行造成不良影响。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种基于网络构造型变换器的负序电流抑制系统及方法，以降低变换器输出电流的负序分量，提高变换器和电力系统运行的稳定性。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供了如下方案：

3、一种基于网络构造型变换器的负序电流抑制系统，所述基于网络构造型变换器的负序电流抑制系统包括并网型变换器常规构网型控制系统，负序电流反馈模块和负序电压前馈控制模块；

4、所述负序电流反馈模块包括：

5、第一滤波单元，用于对三相输出电流进行滤波，得到负序分量瞬时值；所述并网型变换器常规构网型控制系统输出所述三相输出电流；所述负序分量瞬时值包括所述三相输出电流中任意一相负序分量瞬时值；

6、放大单元，与所述第一滤波单元连接，用于对所述负序分量瞬时值进行放大，得到放大后的负序分量瞬时值；

7、差值单元，与所述放大单元连接，用于将原始电压参考值与所述放大后的负序分量瞬时值做差值计算，得到差值；所述差值为调整后的电压参考值；

8、所述负序电压前馈控制模块包括：

9、第二滤波单元，用于对并网变换器并网点的三相系统电压进行滤波，得到三相负序分量；所述三相负序分量包括所述三相系统电压中任意一相负序分量；

10、求和单元，与所述第二滤波单元连接，用于将所述原始电压参考值与所述三相负序分量做求和计算，得到和值；所述和值为最终的电压参考值。

11、可选地，所述负序电压前馈控制模块还包括：

12、判定单元，与所述第二滤波单元连接，用于判定所述三相负序分量的线电压有效值与预设阈值的大小；

13、若所述三相负序分量的线电压有效值小于等于所述预设阈值，则输出所述调整后的电压参考值；

14、若所述三相负序分量的线电压有效值大于所述预设阈值，则输出所述最终的电压参考值。

15、可选地，所述第一滤波单元包括：

16、第一park变换子模块，用于将所述三相输出电流进行park变换，得到变换后的三相输出电流；

17、第一滤波器，与所述第一park变换子模块连接，用于对所述变换后的三相输出电流进行过滤，得到滤波后的三相输出电流；

18、第一park反变换子模块，与所述第一滤波器连接，用于对所述滤波后的三相输出电流再次进行park变换，得到所述负序分量瞬时值。

19、可选地，所述第二滤波单元包括：

20、第二park变换子模块，用于将所述三相系统电压进行park变换，得到变换后的三相系统电压；

21、第二滤波器，与所述第二park变换子模块连接，用于对所述变换后的三相系统电压进行过滤，得到滤波后的三相系统电压；

22、第二park反变换子模块，与所述第二滤波器连接，用于对所述滤波后的三相系统电压再次进行park变换，得到所述三相负序分量。

23、可选地，所述三相负序分量的线电压有效值计算公式为：

24、

25、其中，uneg表示三相负序分量的线电压有效值，ua_neg表示a相的负序分量瞬时值，ub_neg表示b相的负序分量瞬时值，uc_neg表示c相的负序分量瞬时值。

26、为实现上述目的，本发明实施例还提供了如下方案：

27、一种基于网络构造型变换器的负序电流抑制方法，基于前述的基于网络构造型变换器的负序电流抑制系统，包括：

28、获取三相输出电流，并对所述三相输出电流进行滤波，得到负序分量瞬时值；所述并网型变换器常规构网型控制系统输出所述三相输出电流；所述负序分量瞬时值包括所述三相输出电流中任意一相负序分量瞬时值；

29、将所述负序分量瞬时值进行放大，得到放大后的负序分量瞬时值；

30、将原始电压参考值与所述放大后的负序分量瞬时值做差值计算，得到差值；所述差值为调整后的电压参考值；

31、获取三相系统电压，并对所述三相系统电压进行滤波，得到三相负序分量；所述三相负序分量包括所述三相系统电压中任意一相负序分量瞬时值；

32、将所述原始电压参考值与所述三相负序分量做求和计算，得到和值；所述和值为最终的电压参考值。

33、可选地，所述基于网络构造型变换器的负序电流抑制方法还包括：

34、判定所述三相负序分量的线电压有效值与预设阈值的大小；

35、若所述三相负序分量的线电压有效值小于等于所述预设阈值，则输出所述调整后的电压参考值；

36、若所述三相负序分量的线电压有效值大于所述预设阈值，则输出所述最终的电压参考值。

37、可选地，所述对三相输出电流进行滤波，得到负序分量瞬时值具体包括：

38、将所述三相输出电流进行park变换，得到变换后的三相输出电流；

39、将所述变换后的三相输出电流进行过滤，得到滤波后的三相输出电流；

40、将所述滤波后的三相输出电流进行park反变换，得到所述负序分量瞬时值。

41、可选地，所述对三相系统电压进行滤波，得到三相负序分量具体包括：

42、将所述三相系统电压进行park变换，得到变换后的三相系统电压；

43、将所述变换后的三相系统电压进行过滤，得到滤波后的三相系统电压；

44、将所述滤波后的三相系统电压进行park反变换，得到所述三相负序分量。

45、可选地，所述三相负序分量的线电压有效值计算公式为：

46、

47、其中，uneg表示三相负序分量的线电压有效值，ua_neg表示a相的负序分量瞬时值，ub_neg表示b相的负序分量瞬时值，uc_neg表示c相的负序分量瞬时值。

48、在本发明实施例中，基于网络构造型变换器的负序电流抑制系统在并网型变换器常规构网型控制系统的基础上，增加负序电流反馈模块和负序电压前馈控制模块。

49、负序电流反馈模块包括：第一滤波单元，放大单元，差值单元。

50、第一滤波单元用于对三相输出电流进行滤波，得到负序分量瞬时值。放大单元对负序分量瞬时值进行放大，得到放大后的负序分量瞬时值。差值单元将原始电压参考值与放大后的负序分量瞬时值做差值计算，得到差值；差值为调整后的电压参考值。负序电流反馈模块可以抑制因并网型变换器pwm驱动控制精度和电力系统三相元件参数不对称等因素导致的正常工作状态下负序电流的产生，降低了并网型变换器输出的负序分量。

51、负序电压前馈控制模块包括：第二滤波单元，求和单元。

52、第二滤波单元对三相系统电压进行滤波，得到三相负序分量。求和单元将原始电压参考值与三相负序分量做求和计算，得到和值；和值为最终的电压参考值。负序电压前馈控制模块在负序电流反馈模块的基础上，使并网型变换器输出电压中含有与三相系统电压具有相同的负序分量，从而阻止负序电流流入或流出并网型变换器，进一步消减电力系统发生不对称故障时并网型变换器输出的负序电流，提高了并网型变换器和电力系统运行的稳定性。