广州地铁设计研究院股份有限公司;青岛大学林珊获国家专利权
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龙图腾网获悉广州地铁设计研究院股份有限公司;青岛大学申请的专利电网相间短路故障条件下级联型光伏逆变器的控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115051352B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210490616.6,技术领域涉及:H02J3/001;该发明授权电网相间短路故障条件下级联型光伏逆变器的控制方法是由林珊;赵涛;农兴中;王春芳;金辉;雷振宇;陈建党;饶美婉;罗旭;向东设计研发完成,并于2022-05-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本电网相间短路故障条件下级联型光伏逆变器的控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种电网相间短路故障条件下级联型光伏逆变器的控制方法,属于电气工程领域的光伏发电技术。步骤如下:判断三相电网故障类型并检测出跌落后两个故障相的线电压幅值与跌落前两个故障相的线电压幅值之比采用比例谐振控制器对并网电流进行控制;采用基于有功电流注入的自适应零序电压补偿控制策略,根据逆变器实际输出的最大正序有功电流自适应地补偿零序电压;通过对一路输入m路输出的两电平全桥LLC变换器进行控制实现对H桥变换器直流母线电容电压的平均值控制。当电网发生相间短路故障时,该控制方法提升级联型光伏并网逆变器对不同的输出功率以及不同电网跌落深度的适应性,改善系统的低电压穿越能力。
本发明授权电网相间短路故障条件下级联型光伏逆变器的控制方法在权利要求书中公布了:1.一种电网相间短路故障条件下级联型光伏逆变器的控制方法,所述级联型光伏逆变器是基于三相隔离型共直流母线级联H桥拓扑的光伏并网逆变器,由A相、B相和C相组成;A相、B相和C相均包含n个模块,且A相、B相和C相中所有模块的结构完全相同,n为大于1的正整数;A相、B相和C相在的每个模块均由一个一路输入m路输出的两电平全桥LLC变换器和m个H桥变换器组成,一路输入m路输出的两电平全桥LLC变换器的m个输出端口各自连接一个H桥变换器,共计m个H桥变换器,m为大于1的正整数,每个H桥变换器的输入端口均并联一个H桥变换器直流母线电容,m个H桥变换器的输出端口串联形成一个单元交流输出端口;A相、B相和C相中所有模块的单元交流输出端口串联,它们的一端连接在一起形成一个公共点,另一端均分别通过滤波电感连接到三相星型连接的电网;A相、B相和C相中所有模块的输入端口并联形成公共直流母线,公共直流母线上并联一个光伏阵列; 其特征在于,所述的控制方法包括三相电网电压的故障检测与判断、并网电流控制、有功电流注入和自适应零序电压补偿控制以及H桥变换器直流母线电容电压的平均值控制,具体步骤如下: 步骤1,三相电网电压的故障检测与判断 步骤1.1,对三相电网电压进行采样,得到三相电网电压的采样值,,; 步骤1.2,使用双2阶广义积分器锁频环对步骤1.1得到的三相电网电压的采样值,,进行锁相,得到电网电压的相位角、角频率,并通过同步旋转坐标变换将三相电网电压的采样值,,转换成同步旋转坐标系下的电网电压正序有功分量、电网电压正序无功分量、电网电压负序有功分量和电网电压负序无功分量,其计算式分别为: 此外,电网正序相电压的幅值以及电网负序相电压的幅值的计算式为: 步骤1.3,根据步骤1.2计算得到的电网电压负序有功分量、电网电压负序无功分量、电网正序相电压的幅值以及电网负序相电压的幅值判断三相电网的故障类型: 当且时,若,则电网发生两相相间短路故障,否则电网发生其他类型的故障; 当且时,若,则电网发生两相相间短路故障,否则电网发生其他类型的故障;其中,表示电网相电压幅值的额定值; 步骤1.4,根据步骤1.3的电网故障类型检测方法,当电网发生两相相间短路故障时,跌落后两个故障相的线电压幅值与跌落前两个故障相的线电压幅值之比D可计算为: 步骤2,并网电流控制 步骤2.1,对三相电网电流进行采样,得到三相电网电流的采样值,,; 步骤2.2,通过同步旋转坐标变换将步骤2.1中得到的三相电网电流的采样值,,转换成两相静止垂直坐标系下的电网电流α轴分量和电网电流β轴分量,其计算式为: 步骤2.3,计算正序无功电流的指令值,其计算式为: 式中,表示三相电网电流幅值的额定值; 步骤2.4,对公共直流母线电压和光伏阵列输出电流进行采样,得到公共直流母线电压的采样值和光伏阵列输出电流的采样值,并计算出光伏阵列实际输出的功率,其计算式为: 步骤2.5,计算正序有功电流的指令值,其计算式为: 式中,表示与的最小值,表示的平方根; 步骤2.6,计算电网电流α轴分量的指令值和电网电流β轴分量的指令值,其计算式为: 步骤2.7,分别通过比例谐振控制器α和比例谐振控制器β,将电网电流α轴分量控制为电网电流α轴分量的指令值,将电网电流β轴分量控制为电网电流β轴分量的指令值,得到比例谐振控制器α的输出值和比例谐振控制器β的输出值,其计算式为: 其中,为比例系数,为谐振系数; 步骤2.8,将步骤1.1得到的三相电网电压的采样值,,、步骤2.7计算得到的比例谐振控制器α的输出值和比例谐振控制器β的输出值经过坐标变换得到三相坐标系下的三个电压,,,计算式为: 步骤3,有功电流注入和自适应零序电压补偿控制 步骤3.1,根据步骤2.2得到的电网电流α轴分量和电网电流β轴分量,计算出旋转坐标系下的电网电流正序有功分量以及电网电流正序无功分量,其计算式为: 步骤3.2,根据步骤1.4计算得到的跌落后两个故障相的线电压幅值与跌落前两个故障相的线电压幅值之比、步骤3.1计算得到的旋转坐标系下的电网电流正序有功分量以及电网电流正序无功分量,计算自适应补偿系数,其计算式为: 步骤3.3,根据步骤1.4计算得到的跌落后两个故障相的线电压幅值与跌落前两个故障相的线电压幅值之比,步骤2.8计算得到的三相坐标系下的三个电压,步骤3.1计算得到的旋转坐标系下的电网电流正序有功分量和电网电流正序无功分量,以及步骤3.2计算得到的自适应补偿系数计算出级联型光伏逆变器的调制电压,,,其计算式为: 式中,当且时,;当且时,;当且时,;表示的反正切值; 步骤3.4,将步骤3.3计算得到的级联型光伏逆变器的调制电压,,分别除以A相、B相和C相的H桥变换器数目,得到A相H桥变换器的调制电压,B相H桥变换器的调制电压和C相H桥变换器的调制电压,其计算分别式为: 步骤3.5,分别对A相、B相和C相中的所有H桥变换器的直流母线电容电压进行采样,得到以下数据:A相的第i个模块的第j个H桥变换器的直流母线电容电压采样值;B相的第i个模块的第j个H桥变换器的直流母线电容电压采样值;C相的第i个模块的第j个H桥变换器的直流母线电容电压采样值,,; 步骤3.6,计算出A相、B相和C相中所有H桥变换器的调制波;记A相的第i个模块的第j个H桥变换器的调制波为、B相的第i个模块的第j个H桥变换器的调制波为,C相的第i个模块的第j个H桥变换器的调制波为,,,则,,的计算式如下: 步骤4,H桥变换器直流母线电容电压的平均值控制 步骤4.1,根据步骤3.5得到的A相的第i个模块的第j个H桥变换器的直流母线电容电压采样值,B相的第i个模块的第j个H桥变换器的直流母线电容电压采样值,C相的第i个模块的第j个H桥变换器的直流母线电容电压采样值,计算得到A相的第i个模块中m个H桥变换器直流母线电压的平均值,B相的第个模块中个H桥变换器直流母线电压的平均值,C相的第个模块中个H桥变换器直流母线电压的平均值,其计算式分别为: 步骤4.2,使用三个相同的两电平全桥LLC电压控制器分别将步骤4.1得到的A相的第个模块中个H桥变换器直流母线电压的平均值,B相的第个模块中个H桥变换器直流母线电压的平均值,C相的第个模块中个H桥变换器直流母线电压的平均值控制为,得到A相的第个一路输入路输出的两电平全桥LLC变换器的开关频率、B相的第个一路输入路输出的两电平全桥LLC变换器的开关频率和C相的第i个一路输入m路输出的两电平全桥LLC变换器的开关频率,其计算式分别如下: 式中,是一路输入m路输出的两电平全桥LLC变换器的高频变压器的原边与副边绕组的匝比,为两电平全桥LLC电压控制器的比例系数,为两电平全桥LLC电压控制器的积分系数。
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