一种分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法
【专利摘要】一种分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法。其是通过对电网注入母线BUS的三相电流进行派克变换后解析出其中的所有非基波有功电流的分量，作为逆变器的控制基准，经PWM脉冲调制转化为六臂晶闸管的触发信号来控制逆变器输出，经过这样控制后，电网对母线BUS的电流将仅包含基波有功分量。同时，为了保证分布式电源的最大功率输出，还将分布式电源出口处的直流电压与基准分量做差并通过比例积分调节补偿到控制环路中，从而实现了“电流——无功功率”和“直流电压——有功功率”的双闭环控制。
【专利说明】
-种分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于电能质量治理技术领域，特别是设及一种分布式电源并网逆变器用电 能质量综合治理控制方法。
【背景技术】
[0002] 在电力系统中，现有的电能质量治理技术主要有两类:有源治理:如静止无功发生 器(SVG)、有源电力滤波器等;无源治理:LC滤波器、晶闽管控制电抗器(TCR)、晶闽管投切电 容器(TSC)。但无论是有源还是无源的电能质量治理技术都需要在电网上挂接治理设备，从 而额外地增加了电网投资。
[0003] 另外，现有的谐波与无功补偿方法都是提取负载电流进行分解，进而计算补偿电 流的基准，但在实际系统中分布式电源的接入点一般具有多条馈线或负载出线，因此提取 总的负载电流具有一定的难度和复杂度。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种分布式电源并网逆变器用电能质 量综合治理控制方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供的分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控 制方法包括按顺序执行的下列步骤：
[0006] 1)首先检测Ξ个电信号：分布式电源并网点母线BUS的Ξ相电压Uab。、电网注入分 布式电源并网点母线BUS的Ξ相电流iabc、分布式电源直流侧的直流电压Udc ;
[0007] 2)设定分布式电源输出最大功率的直流电压基准值UdE-ref，并与分布式电源直流 侦化勺直流电压山。做差，通过比例积分调节后产生有功电流的基准值ip-ref;
[0008] 3)对分布式电源并网点母线BUS的Ξ相电压Uabc进行相位测量，得到Ξ相电压的相 角獨，并将其作为派克变换的基准相角；
[0009] 4)对电网注入母线BUS的Ξ相电流iab。做修正后的派克变换，得到相对电压的零 轴、d轴和q轴电流分量i〇、id、iq;
[0010] 5)对d轴电流分量i冰To时间内的平均值，得到d轴电流分量id中的直流分量idi;
[0011] 6)此时id-idi则是需补偿的d轴电流分量，W去除d轴电流分量id内的交流分量，为 使分布式电源输出最大功率，此分量需与有功电流的基准值ip-ref叠加；
[0012 ] 7)将零轴电流分量i 0、q轴电流分量i q W及叠加后的d轴电流分量一起进行比例积 分调节后，得到逆变器INV输出控制的零轴、d轴和q轴电流基准分量i〇-ref、id-ref、iq-ref; [OOU] 8)将零轴、d轴和q轴电流基准分量1日-,6:心-,6:、1。-地进行?丽脉宽调制，得到逆变 器INV六臂晶闽管的触发信号，从而对逆变器INV的输出进行控制。
[0014] 在步骤4)中，所述的派克变换的公式为：
[0015] idqO = Tiabc
[0016]
[0017] 式中，觀为母线脚5的立相电压的相角，iabc为电网注入母线脚5的立相电流，idqo为 变换后的零轴、d轴和q轴电流分量，ω为角频率。
[0018] 本发明提供的分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法的效果:本发 明方法提取的是分布式电源接入点母线进线上的系统电流和直流电容电压，并进行了 "电 流一一无功功率"和"直流电压一一有功功率"的双闭环控制，利用逆变器的输出对电能质 量进行治理，实现简单且无需改变现有分布式电源并网逆变器的硬件结构，既具有较广的 适用性也无需外加治理设备，从而能够节省投资。
【附图说明】
[0019] 图1为分布式电源并网逆变器控制逻辑框图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的分布式电源并网逆变器用电能质量 综合治理控制方法进行详细说明。
[0021] 图1为分布式电源并网逆变器控制逻辑框图。如图1所示，电网系统PWS通过一条送 电线路与母线BUS相连，为负载L0AD1、负载L0AD2、负载L0AD3供电，分布式电源通过逆变器 INV将直流电转化为交流电在PCC点并入电网中的母线脚S之后，可通过对逆变器INV的控制 对母线BUS的电能质量进行综合治理。
[0022] 本发明提供的分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法设及到的测 量元件主要包括交流侧的Ξ相电流互感器CT、^相电压互感器PT、直流侧的电压测量模块。 Ξ相电流互感器CT用于测量电网注入母线BUS的Ξ相电流，Ξ相电压互感器PT用于测量母 线BUS的Ξ相电压，直流电压测量模块用于测量分布式电源出口处的实时直流电压。本发明 提供的分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法是通过对电网注入母线BUS的 Ξ相电流进行派克变换后解析出其中的所有非基波有功电流的分量，作为逆变器的控制基 准，经PWM脉冲调制转化为六臂晶闽管的触发信号来控制逆变器输出，经过运样控制后，电 网对母线BUS的电流将仅包含基波有功分量。同时，为了保证分布式电源的最大功率输出， 还将分布式电源出口处的直流电压与基准分量做差并通过比例积分调节补偿到控制环路 中，从而实现了 "电流一一无功功率"和"直流电压一一有功功率"的双闭环控制。
[0023] 本发明提供的分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法包括按顺序 执行的下列步骤：
[0024] 1)首先检测Ξ个电信号：分布式电源并网点母线BUS的Ξ相电压Uabc、电网注入分 布式电源并网点母线BUS的Ξ相电流iabc、分布式电源直流侧的直流电压Udc;
[0025] 2)设定分布式电源输出最大功率的直流电压基准值Udc-ref，并与分布式电源直流 侦化勺直流电压山。做差，通过比例积分调节后产生有功电流的基准值ip-ref;
[0026] 3)对分布式电源并网点母线BUS的Ξ相电压Uab。进行相位测量，得到Ξ相电压的相 角從，并将其作为派克变换的基准相角；
[0027] 4)对电网注入母线BUS的Ξ相电流iab。做修正后的派克变换，得到相对电压的零 轴、d轴和q轴电流分量io、id、iq;
[002引5)对d轴电流分量id求To时间内的平均值，得至Ijd轴电流分量id中的直流分量idi;
[0029] 6)此时id-idi则是需补偿的d轴电流分量，W去除d轴电流分量id内的交流分量，为 使分布式电源输出最大功率，此分量需与有功电流的基准值ip-ref叠加；
[0030] 7)将零轴电流分量i 0、q轴电流分量i q W及叠加后的d轴电流分量一起进行比例积 分调节后，得到逆变器INV输出控制的零轴、d轴和q轴电流基准分量i〇-ref、id-ref、iq-ref;
[00川 8)将零轴、d轴和q轴电流基准分量1日-巧:心-地、1。-巧:进行?丽脉宽调审1]，得到逆变 器INV六臂晶闽管的触发信号，从而对逆变器INV的输出进行控制。
[0032]在步骤4)中，所述的派克变换的公式为：
[0035] 式中，脚为母线BUS的Ξ相电压的相角，iabc为电网注入母线BUS的Ξ相电流，idqo为 变换后的零轴、d轴和q轴电流分量，ω为角频率。
[0036] 本发明提供的分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法的原理是:检 测电网需要提供给负载的所有非基波有功电流的分量(如各谐波分量、无功分量、负序和零 序分量等等），控制其由逆变器输出进行补偿，同步考虑分布式电源的最大输出有功电流， 将有功电流信号加入到逆变器的控制回路中，W使得逆变器能按照最大有功功率输出。
[0037] 本发明提供的分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法具有如下特 占. y ?、、·
[0038] (1)无需改变现有分布式电源并网逆变器的硬件结构，仅在控制算法上做出改变， 使得本发明方法具有较广的适用性。
[0039] (2)本发明方法提取的是分布式电源接入点母线进线上的系统电流和直流电容电 压，并进行了 "电流一一无功功率"和"直流电压一一有功功率"的双闭环控制，实现简单。
[0040] (3)采用本发明方法进行电能质量治理无需外加治理设备，可直接使用分布式电 源的逆变器进行，因此能够减少设备的数量及节省投资。
【主权项】
1. 一种分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法，其特征在于:所述的分 布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法包括按顺序执行的下列步骤： 1) 首先检测三个电信号：分布式电源并网点母线BUS的三相电压Uabc、电网注入分布式 电源并网点母线BUS的三相电流i abc、分布式电源直流侧的直流电压Udc; 2) 设定分布式电源输出最大功率的直流电压基准值Udc^rrf，并与分布式电源直流侧的 直流电压Ud。做差，通过比例积分调节后产生有功电流的基准值i P-ref ; 3) 对分布式电源并网点母线BUS的三相电压Uabc进行相位测量，得到三相电压的相角 咚，并将其作为派克变换的基准相角； 4) 对电网注入母线BUS的三相电流iabc做修正后的派克变换，得到相对电压的零轴、d轴 和q轴电流分量io、id、i q; 5) 对d轴电流分量i d求To时间内的平均值，得到d轴电流分量id中的直流分量i dl; 6) 此时id_idl则是需补偿的d轴电流分量，以去除d轴电流分量id内的交流分量，为使分 布式电源输出最大功率，此分量需与有功电流的基准值叠加； 7) 将零轴电流分量i 〇、q轴电流分量i q以及叠加后的d轴电流分量一起进行比例积分调 节后，得到逆变器INV输出控制的零轴、d轴和q轴电流基准分量io-rrf、id- rrf、iq-rrf; 8) 将零轴、d轴和q轴电流基准分量1〇-^、1<1-^山-^进行?11脉宽调制，得到逆变器1附 六臂晶闸管的触发信号，从而对逆变器INV的输出进行控制。2. 根据权利要求1所述的分布式电源并网逆变器用电能质量综合治理控制方法，其特 征在于:在步骤4)中，所述的派克变换的公式为：式中，科/为母线BUS的三相电压的相角，iabc为电网注入母线BUS的三相电流，idqQ为变换 后的零轴、d轴和q轴电流分量，ω为角频率。
【文档编号】H02J3/38GK106058932SQ201610549676
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】李盛伟, 王楠, 郭晋芳, 韩晓罡, 范须露, 王梦
【申请人】国网天津市电力公司, 国家电网公司