一种新能源并网逆变器的阻尼互济控制方法技术

本发明专利技术公开了一种新能源并网逆变器的阻尼互济控制方法，将公共耦合点的电压u

【技术实现步骤摘要】
一种新能源并网逆变器的阻尼互济控制方法


[0001]本专利技术涉及并网逆变器控制
，具体为一种新能源并网逆变器的阻尼互济控制方法。

技术介绍

[0002]由于新能源密集汇入电网易触发宽频振荡风险。目前，常采用逆变器阻抗重塑法抑制电压源逆变器
‑
电网耦合系统宽频振荡现象，但该方法无法抑制超过逆变器奈奎斯特频率以上的高频谐振现象。针对并网逆变器系统稳定性分析问题，常用的方法是阻抗分析法，在宽频振荡机理分析的基础上有多种振荡抑制措施，主要可分为并网逆变器自身阻抗塑造和在公共耦合点（Point of common coupling，PCC）外接阻尼装置。
[0003]针对并网逆变器自身阻抗塑造方法，可通过优化并网逆变器控制参数和方法，减少负阻尼区域、以及通过修改采样方式如即时采样等方法减小计算延时，提高了系统的鲁棒性，但会导致采样信号的混叠以及占空比损失，通过校正输出阻抗只能在一定频率范围内抑制宽频谐振，且调整控制方法和参数的适用范围十分有限。
[0004]外接阻尼装置可在PCC点处并联有源阻尼器，进行阻抗校正可使并网逆变器在更宽的频率范围内保持电阻特性，但是在以上抑制宽频振荡的方法中，需要直接在并网逆变器控制结构上进行调整，通用性较差，而在PCC点处并联有源阻尼器会增加成本。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种新能源并网逆变器的阻尼互济控制方法，旨在减少建设成本的同时，利用新能源发电在时间尺度上的互补特征，将逆变器在间歇阶段重塑为有源阻尼器，在各类新能源能量互补的同时，实现了阻尼互济，综合抑制新能源并网发电引发的宽频振荡现象，使系统能维持稳定运行。技术方案如下：一种新能源并网逆变器的阻尼互济控制方法，包括以下步骤：步骤1：在并网逆变器的控制环节中增设有源阻尼器控制支路，包括陷波器和虚拟电阻环节；步骤2：采集LCL型并网逆变器的并网电流i2(t)、电容电流i
C
(t)，以及公共耦合点电压u
pcc
(t)，公共耦合点电压u
pcc
(t)通过锁相环生成电流环的基波电流参考值i
2ref
(t)；将采集的电容电流i
C
(t)反馈到电流环的输出，阻尼LCL型逆变器的自身谐振；步骤3：将公共耦合点电压u
pcc
(t)通过陷波器，滤掉基波及主要背景谐波，获取谐波电压值u
pcch
(t)；将谐波电压值u
pcch
(t)送入虚拟电阻环节，输出谐波电流参考值i
h_ref
(t)；将谐波电流参考值i
h_ref
(t)作为控制的输入；步骤4：根据开关频率与功率的关系，在有源阻尼器模式和额定工作模式两种工作模式间切换，控制结构无需改变；步骤5：当多台新能源逆变器并联时，具有有源阻尼器功能的并网逆变器运行于有源阻尼器模式，以增强其余工作于额定工作模式的并网逆变器稳定性。
[0006]进一步的，所述步骤2中，基波电流参考值i
2ref
(t)由时域量作拉普拉斯变换，得到其频域量i
2ref
(s)计算如下：（1）其中，I
m
为基波电流参考值幅值，u
pcc
(s)为采集的公共耦合点电压值u
pcc
(t)在频域下的表示，G
PLL
(s)为频域下锁相环的传递函数。
[0007]更进一步的，所述步骤3中，陷波器的传递函数为：（2）陷波器输出的谐波电压值在频域下的表示为：（3）所述谐波电流参考值在频域下的表示为：（4）其中，为基波角频率，Q是品质因数，h是陷波器特征频率对应的谐波次数；G
NA
(s)是陷波器的传递函数，u
pcch
(s)为陷波器输出的谐波电压值u
pcch
(t)在频域下的表示，H
i2
为并网电流的反馈系数，R
v
为虚拟电阻；i
h_ref
(s)为谐波电流参考值i
h_ref
(t)在频域下的表示；s为拉普拉斯算子；u
pcc
(s)为采集的公共耦合点电压值u
pcc
(t)在频域下的表示。
[0008]更进一步的，步骤4中，所述有源阻尼器模式为：逆变器功率低于10%额定值时，将开关频率设置在20~50kHz之间，其作为有源阻尼器阻尼发电单元与电网之间的谐振；所述额定工作模式为：逆变器功率大于10%额定值时，开关频率降低为额定开关频率，并网逆变器工作于常规发电状态。
[0009]更进一步的，所述步骤5中，当某类新能源逆变器作为主发电单元，而另一类新能源逆变器处于低发或空载状态时，将轻载并网逆变器开关频率提高，作为有源阻尼器阻尼作为主发电单元的并网逆变器与电网之间的谐振。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在控制环节中增加虚拟电阻支路，校正逆变器的输出阻抗，在额定开关频率工况下，提高了并网逆变器阻尼特性，并在轻载工况下提高并网逆变器开关频率，实现有源阻尼器功能，阻尼其他逆变器与电网之间的谐振，提高了系统的鲁棒性，并且减少了外接阻尼装置的成本，提高了经济效益。
附图说明
[0011]图1为LCL型并网逆变器电路及控制图。
[0012]图2为有源阻尼器的电路拓扑和控制图。
[0013]图3为具有有源阻尼器功能的并网逆变器控制框图。
[0014]图4为采用所提控制方法的逆变器简化控制框图。
[0015]图5为采用不同控制方法的并网逆变器输出阻抗Bode图。
[0016]图6为具有有源阻尼器功能的并网逆变器的工作状态图。
[0017]图7为多台并网逆变器系统拓扑图。
[0018]图8为额定开关频率时不同控制方法下并网逆变器的奈奎斯特图。
[0019]图9为L
g
=200μH时不同控制模式下并网逆变器的奈奎斯特图。
[0020]图10为L
g
=50μH时不同控制方法下并网逆变器的仿真波形。
[0021]图11为两台并网逆变器均在额定工作模式的仿真波形。
[0022]图12为轻载逆变器切换为有源阻尼模式的仿真波形。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0024]本专利技术的新能源并网逆变器的阻尼互济控制方法，包括以下步骤：步骤1：采集LCL型并网逆变器的并网电流i2(t)、电容电流i
C
(t)以及公共耦合点电压u
pcc
(t)，公共耦合点电压通过锁相环生成电流环的基波电流参考值i
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(t)；将采集的电容电流i
C
(t)反馈到电流环的输出，阻尼LCL逆变器的自身谐振。
[0025]所获得的基波电流参考时域量i
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(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源并网逆变器的阻尼互济控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在并网逆变器的控制环节中增设有源阻尼器控制支路，包括陷波器和虚拟电阻环节；步骤2：采集LCL型并网逆变器的并网电流i2(t)、电容电流i
C
(t)，以及公共耦合点电压u
pcc
(t)，公共耦合点电压u
pcc
(t)通过锁相环生成电流环的基波电流参考值i
2ref
(t)；将采集的电容电流i
C
(t)反馈到电流环的输出，阻尼LCL型逆变器的自身谐振；步骤3：将公共耦合点电压u
pcc
(t)通过陷波器，滤掉基波及主要背景谐波，获取谐波电压值u
pcch
(t)；将谐波电压值u
pcch
(t)送入虚拟电阻环节，输出谐波电流参考值i
h_ref
(t)；将谐波电流参考值i
h_ref
(t)作为控制的输入；步骤4：根据开关频率与功率的关系，在有源阻尼器模式和额定工作模式两种工作模式间切换，控制结构无需改变；步骤5：当多台新能源逆变器并联时，具有有源阻尼器功能的并网逆变器运行于有源阻尼器模式，以增强其余工作于额定工作模式的并网逆变器稳定性。2.根据权利要求1所述的一种新能源并网逆变器的阻尼互济控制方法，其特征在于，所述步骤2中，基波电流参考值i
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(t)由时域量作拉普拉斯变换，得到其频域量i
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(s)计算如下：（1）其中，I
m
为基波电流参考值幅值，u
pcc
(s)为采集的公共耦合点电压值u
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊鹏，鲁清源，王顺亮，刘天琪，魏磊，吴子豪，王若谷，王辰曦，
申请(专利权)人：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：