一種逆變型分布式電源的輸出限流控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于控制器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種逆變型分布式電源的輸 出限流控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為保證逆變型分布式電源電力電子器件正常工作，需將逆變型分布式電源輸出電 流限定在一定范圍內(nèi)，通常為電力電子器件額定電流的兩倍。故障電壓跌落深度較大時(shí)，逆 變型分布式電源輸出電流很容易達(dá)到限流值。因此限流運(yùn)行模式是逆變型分布式電源故障 條件下的常見(jiàn)運(yùn)行模式之一，研究逆變型分布式電源限流措施及特定限流方法下的故障特 性對(duì)逆變型分布式電源研究具有重要意義。
[0003] 傳統(tǒng)的逆變型分布式電源限流方法有以下幾種：
[0004] (1)在并網(wǎng)及孤島運(yùn)行條件下，逆變型分布式電源中通常采用電流解耦控制，即控 制逆變型分布式電源輸出的有功電流及無(wú)功電流以實(shí)現(xiàn)不同的控制目標(biāo)。
[0005] (2)孤島條件下，采用等幅限制有功電流和無(wú)功電流的方法。
[0006] (3)優(yōu)先輸出無(wú)功電流的限流方法，將有功電流和無(wú)功電流之和限制在一定值以 下。
[0007] 以上方法均能實(shí)現(xiàn)有效的限流，但忽視了對(duì)逆變型分布式電源有功功率輸出以及 輸出電壓不對(duì)稱度的控制，有可能導(dǎo)致逆變型分布式電源由于交直流側(cè)功率不平衡引發(fā)直 流側(cè)電壓保護(hù)動(dòng)作而退出運(yùn)行，或者輸出電壓嚴(yán)重不對(duì)稱。
[0008] 傳統(tǒng)的限流方法可以有效地將逆變型分布式電源輸出的電流限定到限值Imax以 下，但是在不對(duì)稱故障發(fā)生時(shí)，仍存在一些問(wèn)題：
[0009] 1)對(duì)于不能隨交流側(cè)輸出功率及時(shí)調(diào)整直流側(cè)輸出功率的逆變型分布式電源，發(fā) 生故障時(shí)若直流側(cè)輸出的有功功率遠(yuǎn)大于限流作用下交流側(cè)輸出功率，直流側(cè)電壓將驟 升，導(dǎo)致直流母線電壓保護(hù)動(dòng)作，逆變型分布式電源退出運(yùn)行。
[0010] 2)故障發(fā)生時(shí)，逆變型分布式電源將輸出負(fù)序電流，其中負(fù)序無(wú)功電流可以降低 輸出電壓的不對(duì)稱度，而負(fù)序有功電流的輸出會(huì)增加輸出電壓的不對(duì)稱度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是提供一種逆變型分布式電源的輸出限流控制方法，解決了現(xiàn)有技 術(shù)中存在的逆變型分布式電源限流輸出時(shí)電壓不對(duì)稱度增加的問(wèn)題。
[0012] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種逆變型分布式電源的輸出限流控制方法，具體 按照以下步驟實(shí)施：
[0013] 步驟1、對(duì)逆變型分布式電源輸出電流進(jìn)行分析；
[0014] 步驟2、經(jīng)步驟1分析后得出逆變型分布式電源輸出電壓幅值的表達(dá)式；
[0015]步驟3、實(shí)施限流。
[0016]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0017] 步驟1具體按照以下步驟實(shí)施：
[0018] 步驟(1.1)、當(dāng)三相電流對(duì)稱時(shí)，將三相電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流：
[0020] 通常，低壓分布式電源均采用三相三線制系統(tǒng)與電網(wǎng)相連，因此不存在零序電流 分量；
[0021] 步驟(1.2)、當(dāng)三相電流不對(duì)稱時(shí)，將正負(fù)序電流分別轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下：
[0024] 將逆變型分布式電源輸出電壓矢量定向與d軸，則橫軸電流id和縱軸電流iq分別對(duì) 應(yīng)于有功電流和無(wú)功電流分量，因此i/、id 2為正負(fù)序有功電流分量，iqW為正負(fù)序無(wú)功電 流分量；
[0025] 步驟(1.3)、由步驟（1.1)和步驟(1.2)分析得出：增加有功電流分量和無(wú)功電流分 量均能分別增加逆變型分布式電源輸出的有功功率和無(wú)功功率。
[0026]步驟2具體按照以下步驟實(shí)施：
[0027]步驟(2.1)、逆變型分布式電源輸出電流對(duì)其輸出的電壓亦有影響:利用余弦定理 得到逆變型分布式電源輸出電壓幅值的表達(dá)式如下：
[0030] 式中，VDGl、VDG2為逆變型分布式電源輸出的正負(fù)序電壓幅值，Id1 為正負(fù)序有功無(wú)功電流的有效值，R、X分別為逆變型分布式電源到系統(tǒng)或者負(fù)荷側(cè)的等值 阻抗；
[0031 ] 步驟(2.2)、由步驟(2.1)的(4)、（5)式可知:增加正序有功電流和無(wú)功電流均能增 大逆變型分布式電源輸出的正序電壓有效值，增加負(fù)序無(wú)功或者減小負(fù)序有功可以減小逆 變型分布式電源輸出的負(fù)序電壓有效值，降低電壓的不對(duì)稱度。
[0032]步驟3具體按照以下步驟實(shí)施：
[0033]步驟(3.1 )、在不對(duì)稱故障時(shí)，將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流Id1、Id2、Iq 1、Iq2轉(zhuǎn)換故障相電 流，并對(duì)相電流進(jìn)行限幅得到相電流幅值I胃；
[0034] 步驟(3.2)、為了降低電壓的不對(duì)稱度，負(fù)序電壓幅值應(yīng)盡量小，由（5)式可得，應(yīng) 增加負(fù)序無(wú)功電流或者減小負(fù)序有功電流，因此令負(fù)序有功電流幅值Id 2 = O;
[0035] 步驟(3.3)、在保證電流不超過(guò)限制的條件下，盡可能的滿足逆變型分布式電源有 功功率的輸出，因此，對(duì)正序有功電流幅值I d1進(jìn)行限值約束，即在限值一下的按照最大值給 定，超過(guò)限值得，以最大限值Imax給定；
[0036] 步驟(3.4)、滿足以上步驟要求的剩余電流來(lái)滿足無(wú)功支持，提高逆變式分布式電 源的輸出電壓
[0037] 步驟(3.5 )、對(duì)由步驟(3.4)得到的Iq與步驟1中得到的Iq1取最小值得到最終的I q1 的取值，防止在計(jì)算過(guò)程中由誤差等造成ld2<0;
[0038] 步驟(3.6)、步驟(3.4)得到的Iq與步驟(3.5)得到的Iq1做差得到最終的負(fù)序無(wú)功 電流I q2;
[0039] 通過(guò)以上步驟，完成對(duì)分布式電源電流內(nèi)環(huán)控制的限流操作，得到了 Ι/、〗/、^1、 Iq2的給定值，這樣在保證電流不超過(guò)限值的條件下滿足逆變型分布式電源有功功率的輸出 要求，并最大可能的提高了逆變型分布式電源的輸出電壓同時(shí)降低了其不對(duì)稱度。
[0040] 本發(fā)明的有益效果是，一種逆變型分布式電源的輸出限流控制方法，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng) 的逆變型分布式電源的限流環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)達(dá)到限流的目的，采取的措施包括以下幾點(diǎn)：限 流環(huán)節(jié)盡可能保證交流側(cè)輸出有功功率等于直流側(cè)輸出的功率，避免直流側(cè)電壓保護(hù)動(dòng)作 逆變電源退出運(yùn)行，為減小輸出電壓的不對(duì)稱度，減小負(fù)序有功電流的輸出，輸出有功電流 未達(dá)到電流限值的前提下，輸出正序無(wú)功電流以增加逆變型分布式電源輸出的電壓幅值， 保證正序有功和無(wú)功電流輸出的前提下，若電流仍未到限值，可輸出負(fù)序無(wú)功電流以減小 輸出電壓的不對(duì)稱度。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 圖1是本發(fā)明一種逆變型分布式電源的輸出限流控制方法中逆變型分布式電源輸 出端正序電壓矢量圖；
[0042] 圖2是本發(fā)明一種逆變型分布式電源的輸出限流控制方法中逆變型分布式電源輸 出端負(fù)序電壓矢量圖；
[0043] 圖3是本發(fā)明一種逆變型分布式電源的輸出限流控制方法中設(shè)計(jì)的限流器框圖；
[0044] 圖4是常見(jiàn)的軟件限流方法中的電流限制方法I;
[0045] 圖5是常見(jiàn)的軟件限流方法中的電流限制方法Π ;
[0046] 圖6是不限流、使用限流方法I、限流方法Π 和本發(fā)明限流方法下的逆變型分布式 電源輸出電壓向量圖；
[0047]圖7是將逆變型分布式電源等效為正序電流源時(shí)的正序電路圖；
[0048] 圖8是將逆變型分布式電源等效為負(fù)序電流源時(shí)的負(fù)序電路圖；
[0049] 圖9是不對(duì)稱故障發(fā)生時(shí)的正負(fù)序等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0051] 本發(fā)明一種逆變型分布式電源的輸出限流控制方法，達(dá)到限流目的的同時(shí)，盡可 能保證了有功功率的輸出并降低了電壓的不對(duì)稱度，具體按照以下步驟實(shí)施：
[0052]步驟1、對(duì)逆變型分布式電源輸出電流進(jìn)行分析，具體按照以下步驟實(shí)施：
[0053]步驟(1.1)、當(dāng)三相電流對(duì)稱時(shí)，將三相電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流：
[0055]通常，低壓分布式電源均采用三相三線制系統(tǒng)與電網(wǎng)相連，因此不存在零序電流 分量；
[0056]步驟(1.2)、當(dāng)三相電流不對(duì)稱時(shí)，將正負(fù)序電流分別轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下：
[0059] 將逆變型分布式電源輸出電壓矢量定向與d軸，則橫軸電流id和縱軸電流iq分別對(duì) 應(yīng)于有功電流和無(wú)功電流分量，因此i/、id 2為正負(fù)序有功電流分量，iqW為正負(fù)序無(wú)功電 流分量；
[0060] 步驟(1.3)、由步驟（1.1)和步驟(1.2)分析得出：增加有功電流分量和無(wú)功電流分 量均能分別增加逆變型分布式電源輸出的有功功率和無(wú)功功率；
[0061] 步驟2、經(jīng)步驟1分析后得出逆變型分布式電源輸出電壓幅值的表達(dá)式，具體按照 以下步驟實(shí)施：
[0062 ]步驟(2.1 )、逆變型分布式電源輸出電流對(duì)其輸出的電壓亦有影響:逆變型分布式 電源輸出端電壓矢量圖如圖1、圖2所示，根據(jù)圖1所示的電壓矢量圖，利用余弦定理得到逆 變型分布式電源輸出電壓幅值的表達(dá)式如下：
[0065] 式中，VDGl、VDG2為逆變型分布式電源輸出的正負(fù)序電壓幅值，Idl、It^Iq 1Uq2分 別為正負(fù)序有功無(wú)功電流的有效值，R、X分別為逆變型分布式電源到系統(tǒng)或者負(fù)荷側(cè)的等 值阻抗；
[0066] 步驟(2.2)、由步驟(2.1)的(4)、（5)式可知:增加正序有功電流和無(wú)功電流均能增 大逆變型分布式電源輸出的正序電壓有效值，增加負(fù)序無(wú)功或者減小負(fù)序有功可以減小逆 變型分布式電源輸出的負(fù)序電壓有效值，降低電壓的不對(duì)稱度；
[0067] 本方法對(duì)傳統(tǒng)的逆變型分布式電源的限流環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，考慮以下幾個(gè)方面：
[0068] 1)限流環(huán)節(jié)應(yīng)盡可能保證交流側(cè)輸出有功功率等于直流側(cè)輸出的功率，避免直流 側(cè)電壓保護(hù)動(dòng)作逆變電源退出運(yùn)行；
[0069] 2)為減小輸出電壓的不對(duì)稱度，應(yīng)減小負(fù)序有功電流的輸出；
[0070] 3)輸出有功電流未達(dá)到電流限值的前提下，輸出正序無(wú)功電流以增加逆變型分布 式電源輸出的電壓幅值；
[0071] 4)保證正序有功和無(wú)功電流輸出的前提下，若電流仍未到限值，可輸出負(fù)序無(wú)功 電流以減小輸出電壓的不對(duì)稱度；
[0072] 根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)的限流器框圖如圖3所示：
[0073] 因此，步驟3、實(shí)施限流，具體按照以下步驟實(shí)施：
[0074] 步驟(3.1 )、在不對(duì)稱故障時(shí)，將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流Id1、Id2、Iq 1、Iq2轉(zhuǎn)換故障相電 流，并對(duì)相電流進(jìn)行限幅得到相電流幅值I胃；
[0075] 步驟(3.2)、為了降低電壓的不對(duì)稱度，負(fù)序電壓幅值應(yīng)盡量小，由（5)式可得，應(yīng) 增加負(fù)序無(wú)功電流或者減小負(fù)序有功電流，因此令負(fù)序有功電流幅值Id 2 = O;
[0076] 步驟(3.3)、在保證電流不超過(guò)限制的條件下，盡可能的滿足逆變型分布式電源有 功功率的輸出，因此，對(duì)正序有功電流幅值I d1進(jìn)行限值約束，即在限值一下的按照最大值給 定，超過(guò)限值得，以最大限值Ima