電網(wǎng)不對稱故障時并網(wǎng)變流器的pscad建模及仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明電網(wǎng)不對稱故障時并網(wǎng)變流器的PSCAD建模及仿真方法，屬于PSCAD建模及 仿真方法技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前眾多輸出頻率非工頻的元件的都要通過PWM變流器實現(xiàn)并網(wǎng)，比如光伏發(fā)電 系統(tǒng)、直驅(qū)風(fēng)機(jī)等，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生不對稱故障時，根據(jù)瞬時功率理論，并網(wǎng)變流器的交流側(cè)的 有功和無功功率含有二次諧波分量，同時直流側(cè)母線電壓也會存在二次紋波，當(dāng)紋波足夠 大時，將會影響變流器的正常運(yùn)行，甚至損害變流器，為了限制變流器直流母線電壓的紋 波，一種正負(fù)序獨(dú)立控制的雙電流環(huán)控制策略得到大量應(yīng)用，為了更好地分析此種控制策 略下并網(wǎng)變流器的特性，有必要對其建模方法進(jìn)行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為:提供一種實現(xiàn)并網(wǎng)變 流器在正負(fù)雙序獨(dú)立控制策略下的PSCAD建模及仿真方法。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：電網(wǎng)不對稱故障時并網(wǎng)變流 器的PSCAD建模及仿真方法，包括以下步驟：
[0005] 將并網(wǎng)變流器交流側(cè)的三相電壓電流進(jìn)行正負(fù)序分離；
[0006] 將正序和負(fù)序電壓電流通過Clark變換變換到αβ軸，通過三相鎖相環(huán)鎖住正負(fù)序 電壓的相位，再通過park變換將αβ軸的電壓電流變換到dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸；
[0007] 根據(jù)限制直流側(cè)母線電壓紋波的控制目標(biāo)，結(jié)合變流器單位功率運(yùn)行的要求，求 得正負(fù)序電流dq軸的參考值；
[0008] 通過求得電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的傳遞函數(shù)，給出5個PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法;通 過卸荷電路限制直流母線的過電壓;最終實現(xiàn)并網(wǎng)變流器的正負(fù)序獨(dú)立控制和限制直流母 線電壓紋波。
[0009] 進(jìn)一步的，具體包括以下步驟：
[0010] 步驟S1:將并網(wǎng)變流器交流側(cè)的三相電壓電流通過相位平移實現(xiàn)正負(fù)序電壓電流 的分離：
[0011]
[0012] 式（1)中：P代表正序、N代表負(fù)序;a、b、c分別表示A、B、B三相;F代表電壓或電流;α 為轉(zhuǎn)子，其中a = ej2V3;
[0013] 步驟S2 :通過cl ark變換將三相正序和負(fù)序電壓電流變換到αβ軸，得到 <、F/、并通過鎖相環(huán)鎖住正負(fù)序電壓的相位;再通過park變換將邱軸的正負(fù) 序電壓變換到dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸：
[0014]
[0015] 由此可實現(xiàn)
Π )
[0016] 式(2)中，< 表示α軸正序的電壓或電流、F/表示β軸正序的電壓或電流、if表示 α軸負(fù)序的電壓或電流表示β軸負(fù)序的電壓或電流;Θ為鎖相環(huán)得到的正序電壓的相角； <為交流側(cè)正序電壓幅值，〃,1為交流側(cè)負(fù)序電壓幅值；
[0017] 式⑶中，.分別為正負(fù)序電壓的d軸和q軸分量；
[0018] 步驟S3:根據(jù)式(4)得到正負(fù)序電流dq軸的參考值：
[0019] L_； a .J 1_ w H u Η J L ^ J
-J .._J
[0020] 式（4)中，f、f、f、f分別表示正、負(fù)序電流d軸和q軸分量的參考值； D = (u;；); -(u；):.
[0021] A；為直流電壓外環(huán)得到的有功功率參考值，具體為：
[0022]
(:5_>
[0023] 式（5)中，&為直流母線電壓參考值，udc為直流母線電壓，k vp為電壓環(huán)的比例系 數(shù)、kvlS電壓環(huán)的積分系數(shù)。
[0024] 步驟S4:通過公式(6)得到電流內(nèi)環(huán)中4個PI參數(shù)，通過公式（7)得到電壓外環(huán)中1 個PI參數(shù)：
[0025]
[0026]
[0027]式(6)中，kipS電流環(huán)的比例系數(shù)、kii為電流環(huán)的積分系數(shù);R、L為網(wǎng)側(cè)濾波電感 的等效電電阻和電感;KPW為PWM變流器的等效增益;Ts仿真模型的采樣周期；
[0028]式(7)中，C為直流母線的電容。
[0029] 步驟S1中通過PSCAD中的延時元件實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的延時，步驟S2中，鎖相環(huán)在PSCAD中 用PLL元件實現(xiàn)。
[0030] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：
[0031] 1、本發(fā)明電網(wǎng)不對稱故障時并網(wǎng)變流器的PSCAD建模及仿真方法，為了限制二次 紋波對變流器的影響，本發(fā)明不但能夠有效地限制有功功率和直流母線電壓的二次紋波， 從而提高變流器的運(yùn)行效率，而且可以提高逆變型分布式電源的低電壓穿越能力。
[0032] 2、本發(fā)明，運(yùn)用PSCAD仿真軟件，PSCAD仿真軟件具有直觀易用的圖形界面和精確 高效的模擬，既可以研究交直流電力系統(tǒng)問題，又能完成電力電子器件仿真及非線性控制， 本發(fā)明通過PSCAD仿真軟件，給出了正序雙序獨(dú)立控制中正負(fù)序的分離及定向、正負(fù)序電壓 參考值的計算、PI參數(shù)的調(diào)節(jié)等重要步驟的實現(xiàn)方法，最終實現(xiàn)了并網(wǎng)變流器的在正負(fù)雙 序獨(dú)立控制策略下的仿真，有效的抑制了直流側(cè)母線電壓和交流側(cè)有功功率的紋波，本發(fā) 明的方法為電網(wǎng)不對稱條件下的新能源發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真提供了理論基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0033]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
[0034]圖1為并網(wǎng)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為并網(wǎng)變流器的正負(fù)序獨(dú)立控制策略框圖；
[0036]圖3為限制直流母線過電壓的附加控制電路示意圖；
[0037]圖4為交流側(cè)三相正序電壓示意圖；
[0038]圖5為交流側(cè)三相負(fù)序電壓示意圖；
[0039]圖6為交流側(cè)三相正序電流示意圖；
[0040]圖7為交流側(cè)三相負(fù)序電流示意圖；
[0041 ]圖8為交流側(cè)正負(fù)序電壓dq軸分量示意圖；
[0042]圖9為交流側(cè)正負(fù)序電流dq軸分量示意圖；
[0043] 圖10為交流側(cè)有功功率和無功功率示意圖；
[0044] 圖11為直流側(cè)母線電壓示意圖。
【具體實施方式】
[0045] 如圖1至圖11所示，電網(wǎng)不對稱故障時并網(wǎng)變流器的PSCAD建模及仿真方法，包括 以下步驟：
[0046]首先將并網(wǎng)變流器交流側(cè)的三相電壓電流通過相位平移實現(xiàn)正負(fù)序電壓電流的 分離；
[0047] 將正序和負(fù)序電壓電流通過Clark變換變換到αβ軸，通過三相鎖相環(huán)鎖住正負(fù)序 電壓的相位，再通過park變換將αβ軸的電壓電流變換到dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸；
[0048] 根據(jù)限制直流側(cè)母線電壓紋波的控制目標(biāo)，結(jié)合變流器單位功率運(yùn)行的要求，求 得正負(fù)序電流dq軸的參考值；
[0049] 通過求得電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的傳遞函數(shù)，給出5個