一种自同步电源功率波动抑制方法

技术领域

本发明涉及新能源并网逆变器技术领域，具体为一种自同步电源功率波动抑制方法。

背景技术

随着可再生能源的不断开发利用，新能源发电技术得到快速发展。作为新能源发电的核心组件，并网逆变器的控制方法受到越来越多的关注。其中，传统基于锁相环的跟网型并网逆变器控制方法依赖于电网电压的相位信息，不具备独立支撑电网的能力。自同步电压源可以在不依赖主网的情况下实现对电网的主动支撑，保证系统的稳定运行。然而，自同步电压源主要基于三相对称电网的准稳态模型进行调节，对电网电压的不平衡扰动特别敏感，在不平衡电网下自同步电压源会产生明显的二倍频功率波动。

为了消除不平衡电网电压造成的输出功率的二倍频波动，现有自同步电压源功率波动抑制策略通过序分解建立电压电流序分量和瞬时输出功率的关系，通过令功率波动分量为零来获得正负序电流参考值，进而实现瞬时功率二倍频波动的抑制。然而，现有方法存在计算量大，控制算法复杂，参数整定困难等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有自同步电压源功率波动抑制方法的不足，提供一种自同步电源功率波动抑制方法，旨在在不需要正负序分解的前提下，有效抑制自同步电压源输出功率的二倍频功率波动，提高不平衡电网下自同步电压源的控制性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种自同步电源功率波动抑制方法，包括以下步骤：

步骤1、根据系统运行状态，计算当前时刻系统输出有功功率和无功功率的瞬时功率和基波功率，进行基波功率的下垂控制，获得基波电压参考值v

步骤2、基于计算的输出瞬时有功功率P、瞬时无功功率Q、输出有功功率直流分量P

步骤3、基于得到的电压参考值，进行电压电流双环控制，实现自同步电源输出功率二倍频纹波的抑制。

进一步的，步骤1中所述的基波电压参考值v

根据系统运行状态，计算瞬时输出有功功率P和瞬时无功功率Q；利用低通滤波器对瞬时输出有功功率P和瞬时无功功率Q进行低通滤波，获得输出有功功率直流分量P

v

其中，P

进一步的，步骤2中所述的波动功率电压参考值v

二倍频分量P

P

有功功率二倍频分量调节因子g

其中，P

波动功率电压参考值计算公式如下：

其中，g

进一步的，步骤3中所述的二倍频功率波动调节过程如下：

通过对自同步电源的输出功率的二倍频分量进行闭环调节，实现有功功率的二倍频波动抑制。

此外，本发明实施例一种自同步电源功率波动抑制系统，包括：基波电压参考值获得模块，用于根据系统运行状态，计算当前时刻系统输出瞬时有功功率P、瞬时无功功率Q、输出有功功率直流分量P

进一步的，所述基波电压参考值获得模块，具体用于根据系统运行状态，计算瞬时输出有功功率P和瞬时无功功率Q；利用低通滤波器对瞬时输出有功功率P和瞬时无功功率Q进行低通滤波，获得输出有功功率直流分量P

P

本发明实施例提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-7中任一所述的自同步电源功率波动抑制方法。

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7中任一所述的自同步电源功率波动抑制方法。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1.本发明所提供的一种自同步电源功率波动抑制方法，不需要复杂的正负序分解过程，通过对有功功率的二倍波动功率进行闭环调节，实现自同步电源功率波动的有效抑制；

2.本发明所提供的一种自同步电源功率波动抑制方法，相比于传统基于开环计算的自同步电压源功率波动抑制算法，控制算法简单，计算量小，不需要复杂的参数整定过程；

3.本发明提供的功率波动抑制方法适用于电网不对称条件下自同步电源控制系统，可以有效地解决电网不对称条件下功率波动对自同步电压源控制性能的影响。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种自同步电源功率波动抑制方法总体框图；

图2为本发明实施例提供的电网不对称条件下的自同步电源基波功率和波动功率控制框图；

图3为本发明实施例提供的无有功功率二倍频波动抑制算法的自同步电源仿真结果；

图4为本发明实施例提供的自同步电源功率波动抑制方法的仿真结果；

图5为本发明实施例提供的自同步电源功率波动抑制系统的一个具体示例的流程图；

图6为本发明实施例提供的计算机设备一个具体示例的组成图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参见图1、图2、图3、图4、图5和图6，图1为本发明实施例提供的一种自同步电源功率波动抑制方法总体框图；图2为本发明实施例提供的电网不对称条件下的自同步电源基波功率和波动功率控制框图；图3为本发明实施例提供的无有功功率二倍频波动抑制算法的自同步电源仿真结果；图4为本发明实施例提供的电网不对称条件下自同步电源功率波动抑制的仿真结果；图5为本发明实施例提供的自同步电源功率波动抑制系统的一个具体示例的流程图；图6为本发明实施例提供的计算机设备一个具体示例的组成图。

实施例1

本发明所提出的一种自同步电源功率波动抑制方法，如图1和图2所示，基本步骤如下：

第一步，根据系统运行状态，计算输出功率瞬时输出功率和输出功率直流量；

具体步骤为：

基于采样模块对三相变流器侧电流i

基于变换得到的系统状态量，计算瞬时输出有功功率P和无功功率Q，计算公式如下：

利用低通滤波器对瞬时功率进行滤波，获得有功功率直流分量P

其中，f

第二步，如图2所示，对有功功率和无功功率直流分量进行下垂控制，获得基波电压参考v

v

其中，P

第三步，对波动功率进行抑制，如图2所示；

将瞬时有功功率P与有功功率直流分量P

P

将二倍频波动功率分量与零做差，经过二倍频波动功率调节器获得调节系数g

其中，G

将获得的调节系数g

其中，g

第四步，对上述两步获得的电压参考值求和，经过电压电流双环控制器获得调制电压，进而获得控制信号，并于下个周期激活。

综上，本发明所提供的方法可以在不平衡电网条件下，不需要复杂的正负序分解过程，通过对自同步电源输出有功功率的二倍频功率波动进行动态闭环调节来实现自同步电源波动功率的有效抑制。

图3给出了不使用有功功率二倍频波动抑制算法的自同步电源仿真结果。在本发明实施例中，有功功率参考值为100kw，无功功率参考值为0。如图3所示的仿真波形，以3秒为界限，在3秒前自同步电源运行在平衡电网条件下，3秒后B相电网电压发生骤降(有效值从220V降至220*0.8V)。可以发现，当电网电压发生不对称跌落时，自同步电源输出功率出现较大的二倍频纹波，峰值145kw，有功功率波动峰值达到45kw，达到额定功率的45％。

图4展示了基于本发明实施例提供的一种电网不对称条件下的自同步电源功率波动抑制方法的仿真结果。以3秒为界限，在3秒前自同步电源运行在不平衡电网条件下(B相电网电压有效值从220V降至220*0.8V)，3秒后执行本发明提出的自同步电源功率波动抑制算法。可以发现，执行本发明提出的自同步电源功率波动抑制算法后，有功功率二倍频纹波得到有效抑制，功率波动从90kw减小到12kw，削弱了87％。上述仿真结果验证了基于本发明所提出的电网不对称条件下的自同步电源功率波动抑制方法，能够有效抑制功率的二倍频波动。

实施例2

本发明实施例提供一种自同步电源功率波动抑制系统，如图5所示，包括：

基波电压参考值获得模块1，用于根据系统运行状态，计算当前时刻系统输出瞬时有功功率P、瞬时无功功率Q、输出有功功率直流分量P

波动功率电压参考值计算模块2，用于基于计算的输出瞬时有功功率P、瞬时无功功率Q、输出有功功率直流分量P

实施例3

本发明实施例提供一种计算机设备，如图6所示，包括：至少一个处理器401，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速RAM存储器(Ramdom Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。其中处理器401可以执行实施例1的自同步电源功率波动抑制方法。存储器404中存储一组程序代码，且处理器401调用存储器404中存储的程序代码，以用于执行实施例1的一种自同步电源功率波动抑制方法。

其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固降硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。

其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。

其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。

可选地，存储器404还用于存储程序指令。处理器401可以调用程序指令，实现如本发明执行实施例1中的自同步电源功率波动抑制。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1的一种自同步电源波动抑制方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固降硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。