零序输出电压的大小，将正负零序电压 相叠加及可得到输出给定信号的大小及其不平衡度，从而可以模拟电网出现输出电压跌落 故障；输入的频率f值可以决定输出给定信号的频率，从而可以模拟电网出现频率偏移故 障。
[0070] 优选地，所述步骤4包括：
[0071] 步骤4. 1:根据正负零序给定d、q值及偏移频率f的值，得到相关的coscot、 sinω?从而计算零序电压分量，计算公式如下：
[0072] ω= 2πf
[0073] u〇=d〇cosωt；
[0074] 式中：u。表示零序给定电压，d。表示输入的同步d_q坐标系中零序给定值，ω表示 零序电压的角频率，t表示时间；
[0075] 步骤4. 2:将输入的正序给定d、q值经过C逆变换得到在静止两相αβ坐标的值， 计算公式如下：
[0077] 式中：ua+表示静止αβ坐标系α轴中正序值，up+表示静止αβ坐标系β轴 中正序值，ud+表示输入的同步d-q坐标系d轴中正序给定值，uq+表示输入的同步d-q坐标 系q轴中正序给定值；
[0078] 步骤4. 3:将静止两相αβ坐标系下的值经过C23变换得到正序三相给定电压，计 算公式如下：
[0080] 式中：ua+表示正序a相给定电压，ub+表示正序b相给定电压，u。+表示正序c相给 定电压；
[0081 ] 步骤4. 4 :将输入的负序给定d、q值经过C逆变换和C23变换得到负序三相给定电 压，计算公式如下：
[0084] 式中：ua表示静止αβ坐标系α轴中负序值，up表示静止αβ坐标系β轴 中负序值，ud表示输入的同步d-q坐标系d轴中负序给定值，uq表示输入的同步d-q坐标 系q轴中负序给定值，ua表示负序a相给定电压，ub表示负序b相给定电压，u。表示负序 c相给定电压；
[0085] 步骤4. 5:将正负零序三相给定电压按照abc三相分别进行叠加，得到给定的三相 电压信号，计算公式如下：
[0087] 式中： < 表示a相给定电压，<表示b相给定电压，<表示c相给定电压；
[0088] 步骤4. 6:将采集得到的三相输出电压信号uab。与给定的三相电压信号进行比 较，得到三相电压比较差值Λuabc。
[0089] 优选地，所述步骤5包括：采用PR调节器控制电压外环，其中PR调节的原理公式 如下：
[0091] 式中：GPR(s)表示PR调节器的传递函数，Kp表示比例控制器增益，Ki表示谐振控 制器增益，η表示谐波次数，ω。表示截止频率，ω。表示谐振频率。
[0092] 优选地，所述步骤6包括：采用PID调节器控制电流内环，同时三相给定电压的前 馈控制，得到三相输出电压调制信号。
[0093] 具体地，如图3、图4所示，三相四桥臂逆变器的控制策略具体包括采用PR调节器 的电压外环控制、采用PID调节器的电流内环控制以及三相给定电压的前馈控制，其中逆 变器的控制策略都是基于静止坐标系，无需进行空间矢量变换。
[0094] 更进一步地，在MATLAB中可以得到谐振PR调节器控制的频域分析结果，可以得出 的结论是ω。为〇时，在谐振频率处，谐振控制器增益为无限大，但随着ω。的增大，谐振控 制器在谐振点处增益减少，带宽增加。谐振控制器即使在电压频率波动下也能对其提供足 够大的幅值增益。PR调节器可以通过设置不同的谐振频率，来控制输出电压中的谐波，能够 很好地控制谐波。
[0095] 根据给定电压产生模块产生的三相给定电压，采集得到三相输出电压，进行比较， 将比较差值通过PR调节器，设定PR调节器中需要控制的谐波频率，PR调节器的输出值作 为电流内环的参考值，通过PID调节器调节，得到三相四桥臂逆变器的调制信号，控制逆变 器产生想要的输出电压信号。
[0096] 具体地，如图6所示，图中给出电网模拟装置系统仿真模型，具体的仿真参数如下 表所示：
[0097] 表1电网模拟装置的相关参数
[0098]
[0099] 本发明将从以下三种电网运行情况来验证所提控制策略的有效性和准确性：
[0100] (1)电网模拟装置模拟产生正常三相正弦电压；
[0101] (2)电网模拟装置模拟在0. 2s时三相电压平衡跌落50% ;
[0102] (3)电网模拟装置模拟在0. 2s时三相电压频率从50Hz偏移为30Hz。
[0103] 根据电网模拟装置所模拟的电网运行情况可得，电网运行情况都是在平衡状态 下：第一种运行情况是三相正弦电压；第二种运行情况是三相电压平衡跌落，即三相电压 都在0. 2s时跌落到原值的50% ;第三种运行情况是三相电压频率偏移，即三相电压频率在 0. 2s时都从50Hz偏移为30Hz。故只要给出三相中的一相电压输出即可证明电网模拟装置 的正确性及有效性。
[0104] 具体地，如图7所不为正常三相正弦电压输出中的a相电压，可以看出a相电压输 出是标准的正弦波形，符合系统要求。
[0105] 具体地，如图8所示为三相电压在0. 2s时跌落50%输出中的a相电压，可以看出 在0. 2s时，电压幅值从31IV跌落到155V左右，符合系统要求。
[0106] 具体地，如图9所示为三相电压在0. 2s时频率从50Hz偏移为30Hz，从图中可图中 可以看出在0. 2s时，电压频率从原先的50Hz偏移到30Hz，响应良好，符合系统要求。
[0107] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影 响本发明的实质内容。
【主权项】
1. 一种电网模拟装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :输入给定三相电压在同步d-q坐标系中正负零序的数值及偏移频率f ; 步骤2 :将步骤1中输入的值经过矢量反变换得到三相输出电压给定信号 步骤3 :采集三相输出电压信号Uabc; 步骤4 :将采集得到的三相输出电压信号Uab。与给定的三相电压信号进行比较，得 到三相电压比较差值Λ uabc; 步骤5 :将步骤4得到的三相电压比较差值Λuab。经过PR调节器，得到电流内环的参考 值 ; 步骤6 :采集输出侧三相电容电流ieab。，将采集的电容电流ieab。与步骤5得到的电流 参考值^进行比较得到差值Λ ieab。，Λ ieab。经过PID调节，得到三相输出电压调制信号 Utabc 5 步骤7 :对步骤6中得到的三相输出电压调制信号Utab。进行空间矢量变换，得到α、β、 〇分量ua、up、u。，其中变换公式如下；式中：Ua表示静止α β O坐标系a轴中电压值，U P表示静止α β O坐标系β轴中电 压值，u。表示静止α β 〇坐标系〇轴中电压值，u ta表示a相调制电压，u tb表示b相调制电 压，Ute表示c相调制电压； 步骤8 :将α、β、〇分量经过三维空间矢量调制，得到逆变器四个桥臂的PffM信号。2. 根据权利要求1所述的电网模拟装置的控制方法，其特征在于，所述步骤4包括： 步骤4. 1 :根据正负零序给定d、q值及偏移频率f的值，得到相关的cos ω t、sinc〇 t从 而计算零序电压分量，计算公式如下： ω = 2 f ； Uq- d qCOS O t ; 式中：u。表示零序给定电压，d。表示输入的同步d-q坐标系中零序给定值，ω表示零序 电压的角频率，t表示时间； 步骤4. 2:将输入的正序给定d、q值经过C逆变换得到在静止两相α β坐标的值，计 算公式如下：式中：11。+表示静止α β坐标系α轴中正序值，u p+表示静止α β坐标系β轴中正 序值，ud+表示输入的同步d-q坐标系d轴中正序给定值，u q+表示输入的同步d-q坐标系q 轴中正序给定值； 步骤4. 3:将静止两相α β坐标系下的值经过C23变换得到正序三相给定电压，计算公 式如下：式中：113+表示正序a相给定电压，u b+表示正序b相给定电压，u。+表示正序c相给定电 压； 步骤4. 4 :将输入的负序给定d、q值经过C逆变换和C23变换得到负序三相给定电压， 计算公式如下：式中：Ua表示静止α β坐标系α轴中负序值，u p表示静止α β坐标系β轴中负 序值，Ud表示输入的同步d_q坐标系d轴中负序给定值，u q表示输入的同步d_q坐标系q 轴中负序给定值，Ua表示负序a相给定电压，u b表示负序b相给定电压，u。表示负序c相 给定电压； 步骤4. 5 :将正负零序三相给定电压按照abc三相分别进行叠加，得到给定的三相电压 信号，计算公式如下：式中： < 表示a相给定电压，< 表示b相给定电压，< 表示c相给定电压； 步骤4. 6 :将采集得到的三相输出电压信号Uab。与给定的三相电压信号进行比较， 得到三相电压比较差值Λ uabc。3. 根据权利要求1所述的电网模拟装置的控制方法，其特征在于，所述步骤5包括：采 用PR调节器控制电压外环，其中PR调节的原理公式如下：式中：Gpr(s)表示PR调节器的传递函数，Kp表示比例控制器增益，K廣示谐振控制器 增益，η表示谐波次数，ω。表示截止频率，ω。表示谐振频率。4. 根据权利要求1所述的电网模拟装置的控制方法，其特征在于，所述步骤6包括：采 用PID调节器控制电流内环，同时三相给定电压的前馈控制，得到三相输出电压调制信号。
【专利摘要】本发明提供了一种电网模拟装置的控制方法，包括如下步骤：根据输出给定三相电压信号计算其在d-q坐标系上进行正负零序分解后的值；对输出三相电压及电容电流信号进行采样；电压外环采用PR调节器控制，电流内环采用PID调节器控制；对电流内环输出信号进行空间矢量变换，采用三维空间矢量进行调制，产生控制三相四桥臂的PWM信号；输出三相目标电压。本发明提供的方法只需通过改变输入正负零序在d-q坐标系上的值及频率f，即可实现输出不同类型的给定电压。三相四桥臂逆变器电压外环采用PR控制器，无需进行坐标变换即可达到好的控制效果，简单实用。三相给定信号产生控制方法及三相四桥臂逆变器控制策略，都比较容易实现数字化控制。
【IPC分类】H02J3/38
【公开号】CN105356499
【申请号】CN201510705228
【发明人】邓泽权, 王志新, 史莉
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月26日