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申请/专利权人：南京理工大学

摘要：一种四桥臂逆变器在双相电压下跌故障下的电压支撑方法，属于储能逆变器控制技术领域，解决现有技术无法同时抑制瞬时有功及无功功率振荡的问题；采样得到电压电流信号，计算得到此时PCC点故障的正序、负序及零序电压和初始相角；计算正序指令电流；推导不包含零序功率振荡量的无功功率振荡量，利用负序分量抑制无功振荡；通过控制零序有功功率振荡来优化正负序分量耦合产生的有功功率震荡；本发明考虑零序电流，利用四桥臂逆变器的高控制自由度，实现同时抑制有功无功功率振荡以及电压支撑控制目标。

主权项：1.一种四桥臂逆变器在双相电压下跌故障下的电压支撑方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采样得到电压电流信号，计算得到此时PCC点故障的正序、负序及零序电压和初始相角，方法具体如下：在电网电压发生不平衡下跌时，PCC点电压及并网电流包含正序、负序和零序分量，由αβ0坐标表示如下： 1 2其中，V+、V-、V0分别表示正、负、零序电压幅值；、、分别表示正、负、零序电压初始相角；分别表示正、负、零序并网电流幅值，φ+、φ-、φ0分别表示正、负、零序并网电流初相位；表示PCC点电压；、、分别为PCC点α轴、β轴、0轴电压分量；、、、分别为PCC点正序、负序电压α轴、β轴分量；ω表示角速度；t表示时间；表示并网电流；、、分别表示并网电流的α轴、β轴、0轴分量；、、、分别为正序、负序并网电流α轴、β轴分量；各序PCC点电压初相位之间的相位差，，计算如下： ，，3将αβ轴电流按照有功、无功分类表达如下： 4其中，，分别为正、负序的有功、无功电流幅值；、、、分别表示α轴、β轴电流有功、无功分量；化简上述表达将电流初始相位统一于电压初始相位；同理零序电压电流经过构造出β轴分量，转化如下： 5其中，，；、分别表示零序电流α轴、β轴分量；、分别表示零序电压α轴、β轴分量；、分别表示零序有功、无功分量；表示零序电压初始相角；表示零序电压幅值；式（5）进一步写为： 6其中，,为零序有功、无功电流，二者表征零序电流中的两部分，与零序电压同向，滞后零序电压90°；各序有功无功电流幅值之间的关系表示如下： ,,7其中，、、分别表示正序、负序、零序无功电流幅值；PCC点支撑后的电压表示如下： 8其中，、、分别表示电网电压α轴、β轴、0轴分量；表示电网电阻；表示电网电感；、、分别表示PCC点电流α轴、β轴、0轴分量；由式8分析出，PCC点电压与注入电网电流以及等效电网阻抗相关，二者是电压支撑控制的关键；根据正负零序有功无功电流分解计算，将式4和式7代入8，网侧电流分解为： （9）步骤2、计算正序指令电流，方法具体如下：将式9代入8，将正序分量按照正弦余弦分类提取得到： 10其中，、分别为电网正序电压幅值和初始相角；表示电网阻抗；将式10简化得： 11从式11看出PCC点正序电压V+与PCC点正序初始相位，正序并网电流初始相位φ+有关，为使得V+取得最大值，即使得式11中第一行等式最右侧一项最大，需满足如下关系： 12其中，表示使正序电压幅值最大时的正序电压初始相角；由式12得到PCC点电压电流相角关系，将PCC点电压电流相角关系作如下等价： 13即将正序有功无功电流按照式13关系注入，即得到最优正序电压支撑效果，从而得到正序指令电流；步骤3、推导不包含零序功率振荡量的无功功率振荡量，利用负序分量抑制无功振荡，方法具体如下：当不平衡电网形成，此时逆变器输出平均功率中包含正序、负序以及零序功率分量，同时含有正序负序耦合产生的二倍频功率振荡量及零序功率振荡量，具体表示如下： 14其中，p+、p-分别为正序、负序电压电流分量产生的平均有功功率，q+、q-分别为正序负序电压电流分量产生的平均无功功率，分别为正负序电压电流产生的有功无功瞬时功率振荡量，p0为零序瞬时功率，、表示零序电压、电流；当考虑零序功率时，逆变器输出瞬时功率表示为： 15将式1和式4代入式15，推导出不包含零序功率振荡量的有功无功功率振荡量如下： 16其中，表示负序电压幅值与正序电压幅值的比值，即： 17利用负序分量抑制无功振荡，则负序有功无功电流指令如下： 18此时无功功率振荡被完全抑制；步骤4、通过控制零序有功功率振荡来优化正负序分量耦合产生的有功功率震荡，方法具体如下：为得到振荡分量，进行如下构造： 19其中，分别表示由零序电压电流组成实部和构造出的落后90°的虚拟零序电压电流组成虚部构成的零序电压电流向量，分别表示零序电压电流向量的共轭向量，，分别表示零序电压、电流实部分量；，分别表示零序电压、电流虚部分量；零序瞬时功率计算公式如下： 20由于零序瞬时功率只存在有功功率，在计算式20时代入了构造的虚轴分量，故实际有功功率需对计算结果取实数部；将式1、式9和19代入式20，即得到零序二倍频功率振荡量如下： 21其中，，分别表示零序电流有功、无功分量幅值；表示零序电流幅值；式（21）右侧第一项为零序有功电流产生的功率振荡，第二项为无功电流产生的功率振荡；为完全抑制由正负序产生的有功功率振荡，控制零序产生相反功率振荡，结合式21和式16得到如下关系： 22将式13代入22得到完全抑制功率振荡零序参考电流如下所示： 23其中，,分别表示零序参考电流有功、无功分量幅值；表示相角；对发生两相接地故障，双相电压下跌时的电压初始相角进行分析，当发生bc两相电压下跌，b相下跌系数为kb，c相下跌系数为kc，标幺化后正负零序电压幅值及初始相角计算如下： 24其中，、、分别表示标幺化后正、负、零序电压幅值；令kb-kc=m，以两相电压下跌系数相等时，则式24改写为： 25根据如上各序电压表达，相角表达式写为： 26满足如下条件时，有功电流或者无功电流用于支撑零序电压： 27当发生ac两相电压下跌时，令ka-kc=m，相角表达式写为： 28即满足如下条件时，有功电流或者无功电流用于支撑零序电压： 29当发生ab两相电压下跌时，令ka-kb=m，相角表达式写为： 30即满足如下条件时，有功电流或者无功电流用于支撑零序电压： 31。

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