基于SOGI的电网电压正负序分离与前馈补偿方法与流程

本发明属于电力电子与智能电网控制，具体涉及基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法。

背景技术：

1、在中高压柔性配电系统中，由于负载不对称、单相接地故障或非线性负载的影响，电网电压常出现负序分量。这种不平衡会导致并网设备输入侧产生二倍频有功功率波动，进而引发直流母线电压振荡，威胁系统稳定运行。

2、现有技术采用双dq锁相环（pll）结构分离正负序分量，存在以下缺陷：（1）依赖pll动态跟踪能力，频率突变时响应滞后，分离精度下降；（2）需多次坐标变换（abc→αβ→dq+/dq-），计算复杂度高，嵌入式平台实现困难；（3）负序分量通常仅用于监测或间接补偿，未直接参与电流前馈，抑制效果有限。

3、因此，亟需分离精度高、计算复杂度低、能将负序信息直接转化为前馈扰动抑制信号的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法，解决了现有技术存在的分离精度低、计算复杂度高、无法将负序信息直接转化为前馈扰动抑制信号的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法，具体按照以下步骤进行实施：

3、步骤1，采集三相电压，变换后得到电压信号；

4、步骤2，构建交叉耦合sogi-fll模块，将步骤1得到的电压信号输入交叉耦合sogi-fll模块进行频率自适应，得到输出信号；

5、步骤3，构建正负序分离模块，将步骤2输出信号进行正负序分量代数分离；

6、步骤4，构建前馈补偿模块，将步骤3分离的正负序分量分别进行电流指令计算、电流前馈量计算；

7、步骤5，将步骤4得到的前馈补偿，经反clarke变换后，输入pwm功率单元，进行驱动。

8、本发明的特征还在于：

9、步骤1通过电压传感器采集三相电网电压、、，对三相电网电压、、进行clarke变换至两相αβ静止坐标系，得到电压信号和；

10、,（1）。

11、步骤2具体为，

12、步骤2.1，交叉耦合sogi-fll模块包括第一sogi模块、第二sogi模块，第一sogi模块、第二sogi模块均集成频率自适应锁频环，第一sogi模块、第二sogi模块共享同一自适应角频率ω′，第一sogi模块、第二sogi模块中均包括求和单元、增益单元；

13、步骤2.2，将电压信号输入第一sogi模块，得到输出信号、，将电压信号输入第二sogi模块，得到输出信号、；

14、、为同相信号，、为正交信号，

α通道满足以下微分关系，对

β通道同理；

15、，（2）

16、其中，

d为微分符号，

dt为微分时间的符号；

17、步骤2.3，第一sogi模块的正交输出反馈至第二sogi模块的输入求和点，第二sogi模块的反馈至第一sogi模块输入端，形成频率同步与序分量解耦闭环，第一sogi模块、第二sogi模块通过、互连，频率自适应锁频环根据误差信号动态调节自适应角频率，实现频率自适应跟踪。

18、步骤2.3中fll频率更新律为：

19、（3）；

20、其中，>0为fll增益，确保自适应角频率ω′快速收敛至电网实际频率；

21、误差信号以第一sogi模块为例：

22、（4）。

23、步骤3中将步骤2输出信号、、、输入正负序分离模块进行代数运算，交叉耦合sogi-fll模块对负序分量的正交输出自动反相，分离出电网电压的正序分量、和负序分量、；

24、（5）

25、（6）

26、（7）

27、（8）。

28、步骤4具体为，

29、步骤4.1，设置直流母线电压的目标值

vdc_ref与反馈采样值

vdc_fbk，将两者输入至电压外环pi控制器进行功率计算，生成有功功率指令，将正序分量、作为同步参考信号，进而计算电流指令、，最终得到主电流指令，；

30、步骤4.2，将负序分量、作为前馈补偿量，按比例前馈生成补偿电流指令、，作为电流前馈量，实现扰动前馈抑制；

31、步骤4.3，将步骤4.1得到的主电流指令与步骤4.2得到的补偿电流指令结合，得到最终电流指令为；

32、，（12）。

33、步骤4.2具体为：

34、，（9）

35、其中，为前馈增益系数，取值为0.02 a/v。

36、前馈增益系数根据系统等效阻抗整定；

37、（10）

38、前馈增益在线自适应；

39、（11）

40、其中，为直流电压二倍频纹波检测值。

41、步骤5具体为，

42、步骤5.1，三相电网电流采样、、，进行clarke变换至两相αβ静止坐标系，得到电流信号和；

43、步骤5.2，将步骤5.1中电流信号、和步骤4.3得到的电流指令、输入电流内环pi控制器，合成两相电压指令、；

44、步骤5.3，将两相电压指令、，经反clarke变换，得到三相电压指令、、，驱动pwm功率单元。

45、本发明的有益效果是：本发明基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法，通过构建交叉耦合二阶广义积分器-锁频环（sogi-fll）模块，在

αβ静止坐标系下，直接提取电网电压的正序与负序分量，并将负序分量直接用于电流前馈补偿，适用于并网变流器、电力电子变压器及电能质量治理装置，本发明无需锁相环、不依赖旋转坐标系，计算高效且物理意义明确的正负序分离与前馈补偿方法，在电网电压不平衡工况下有效抑制直流母线电压振荡、功率波动，提高系统动态响应速度与稳态精度的同时，还提高系统鲁棒性与控制性能。

1.基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行实施：

2.根据权利要求1所述的基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法，其特征在于，步骤1通过电压传感器采集三相电网电压、、，对三相电网电压、、进行clarke变换至两相αβ静止坐标系，得到电压信号和；

3.根据权利要求2所述的基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法，其特征在于，步骤2具体为，

4.根据权利要求3所述的基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法，其特征在于，步骤2.3中fll频率更新律为：

5.根据权利要求4所述的基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法，其特征在于，步骤3中将步骤2输出信号、、、输入正负序分离模块进行代数运算，交叉耦合sogi-fll模块对负序分量的正交输出自动反相，分离出电网电压的正序分量、和负序分量、；

6.根据权利要求5所述的基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法，其特征在于，步骤4具体为，

7.根据权利要求6所述的基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法，其特征在于，步骤4.2具体为：

8.根据权利要求7所述的基于sogi的电网电压正负序分离与前馈补偿方法，其特征在于，步骤5具体为，