外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统及抑制方法技术方案

一种外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统及抑制方法，是分布式光伏发电集群和换流器共同通过配电网线路并入配电网，换流器连接中央控制单元，中央控制单元由直流电压控制器、电流控制器和谐振控制器构成，电流控制器的信号输出端连接换流器的输入端，电流控制器的输入端分别连接直流电压控制器与谐振控制器的信号输出端以及换流器的实际输出电流，直流电压控制器的信号输入端分别连接换流器直流侧电容电压参考值Udcref和换流器直流侧电容实际电压值Udc，谐振控制器的信号输入端连接配电网线路实际电压Upcc。本发明专利技术克服了光伏集群接入对传统的PR控制器稳态误差和鲁棒性能带来的不利影响。简捷易于实现，对主动配电网运行工况适应性强。

External centralized distributed photovoltaic power generation cluster resonance suppression system and method thereof

An external centralized distributed photovoltaic power generation system and control method of cluster resonance suppression, distributed photovoltaic power generation cluster and converter through common distribution lines into the distribution network, the converter is connected with the central control unit, the central control unit is composed of a DC voltage controller and current controller and a resonant controller, the input signal output current controller end connection of the converter, the current controller input signal output DC voltage controller are respectively connected with the end of resonant controller and converter actual output current signal input DC voltage control device is respectively connected with the converter DC side capacitor voltage reference value Udcref and converter DC side capacitor voltage actual value Udc signal input, resonant controller is connected with the actual voltage distribution line Upcc. The invention overcomes the adverse effects of the photovoltaic cluster access on the steady-state error and robust performance of the traditional PR controller. It is simple and easy to realize, and has strong adaptability to the operating condition of the active distribution network.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光伏发电集群谐振抑制方法。特别是涉及一种外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统及抑制方法。
技术介绍
近年来，我国分布式光伏呈现出连片开发，集群并网的特点。光伏发电的波动性、间歇性、随机性的特点，使得光伏集群系统的输出包含丰富的谐波频谱的电压电流。同时，分布式光伏发电集群系统中存在大量的LCL滤波器，与配网阻抗构成复杂的高阶电网络，使光伏集群系统存在大量的固有谐振点。因此，当分布式发电集群入网系统电压电流谐波频率与该系统固有谐振点频率相匹配时，将发生谐振。谐振问题将影响逆变器的控制回路，引起光伏并网发电系统失稳等问题，目前已有的分布式光伏并网工程中，已出现了多起逆变器并联运行产生谐振导致并网失败甚至损坏并网设备的案例，因此有必要研究合适的方案抑制光伏集群并网系统的谐振问题。逆变器并联谐振的抑制主要采用虚拟阻抗等有源阻尼的方法，通过增加系统阻尼对系统谐振峰进行抑制。然而，上述有源阻尼方法着重从单个逆变器的谐振抑制出发，而实际中逆变器往往是并联运行的，逆变器与逆变器之间，逆变器与电网之间存在着复杂的谐振耦合关系。这些有源阻尼算法将受到其他逆变器以及电网阻抗的影响，其对并联逆变器系统谐振的抑制效果以及相互间的协调控制问题仍有待进一步的研究，同时有源阻尼方法需要重新升级并网逆变器中DSP的控制算法，实现起来具有一定难度，而且改变并网逆变器的运行模式，可能会降低逆变器的正常使用寿命。近年来，有学者提出使用外部集中式谐振抑制装置对系统谐振进行抑制。将谐振抑制装置一般同其他的逆变器一起并联安装在公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)，这种方法无需升级原先已安装的逆变器的结构或控制算法，也不影响逆变器原有的工作模式，可提高逆变器的使用年限。按照控制方式的不同，谐振抑制装置可分为无源型和有源型。无源型谐振抑制装置中实际电阻的投入，将会增加系统的能量损耗，同时还将影响并网点的电压质量。有源型谐振抑制装置使用虚拟阻抗代替实际的电阻，因此不会增加额外的系统有功网损。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种简捷易于实现，对主动配电网运行工况适应性强，便于实际工程应用的外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统及抑制方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统，包括分布式光伏发电集群和换流器，所述分布式光伏发电集群和换流器共同通过配电网线路并入配电网，所述的换流器连接有用于控制换流器的输出电流，达到谐振抑制目的的中央控制单元，所述中央控制单元包括直流电压控制器、电流控制器和谐振控制器，其中，所述电流控制器的信号输出端连接换流器的输入端用于控制换流器的输出电流，电流控制器的输入端分别连接直流电压控制器与谐振控制器的信号输出端以及换流器的实际输出电流，所述直流电压控制器的信号输入端分别连接换流器直流侧电容电压参考值Udcref和换流器直流侧电容实际电压值Udc，所述谐振控制器的信号输入端连接配电网线路实际电压Upcc。所述的直流电压控制器包括有：第一减法器、PI控制器和第一坐标变换单元，其中，所述第一减法器的输入端分别连接换流器直流侧电容电压参考值Udcref和换流器直流侧电容实际电压值Udc，所述第一减法器的输出端连接PI控制器的输入端，所述第一坐标变换单元的输入端分别连接PI控制器的d轴电流参考值idref输出端和常数iqref＝0，所述第一坐标变换单元的输出端输出基波电流参考值iαβref_1连接电流控制器。所述的谐振控制器包括有依次串联的谐振检测单元和第四乘法器，其中，所述谐振检测单元的信号输入端连接配电网线路实际电压Upcc，所述第四乘法器的输出连接所述电流控制器的信号输入端。所述的谐振检测单元包括：依次串联连接的第二减法器、第五乘法器、第三减法器、第六乘法器、第一积分器、第二积分器、第七乘法器、第八乘法器、第九乘法器和第三积分器，其中，所述第二减法器的信号输入端分别连接配电网线路实际电压Upcc和谐振检测单元的谐振次谐波电压ur输出端，所述第二减法器估计值误差Uerror输出端还连接第八乘法器的输入端，所述第七乘法器的输出端还连接所述第三减法器的输入端，所述第三积分器的输出端分别连接所述第六乘法器和第七乘法器的输入端，所述第一积分器的输出端还构成谐振检测单元的谐振次谐波电压ur输出端。所述的电流控制器包括：加减法器、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、加法器、第二坐标变换单元和脉宽调制单元，其中，所述加减法器的输入端分别连接直流电压控制器的基波电流参考值iαβref_1输出端和谐振控制器的谐波电流参考值iαβref_r输出端以及第二坐标变换单元的换流器实际αβ轴输出电流iαβ输出端，所述第二坐标变换单元的输入端为换流器实际输出电流if，所述加减法器的输出端分别连接第一乘法器、第二乘法器和第三乘法器的输入端，所述第一乘法器、第二乘法器和第三乘法器的输出端全部连接加法器，所述加法器的输出端连接脉宽调制单元的输入端，所述脉宽调制单元的输出端连接换流器的输入端。本专利技术的外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统的抑制方法，包括如下步骤：1)使用电流互感器测量换流器的实际输出电流if，使用电压互感器测量换流器的直流侧实际电容电压Udc和配电网线路实际电压Upcc，并将所述的实际输出电流if、实际电容电压Udc和实际电网线电压Upcc送入中央控制单元；2)将步骤1)得到的实际电容电压Udc与设定的直流电压参考值Udcref进行比较，将两者的差值送入PI控制器得到d轴电流参考值idref，将idref同iqref＝0一同进行坐标变换得到基波电流参考值iαβref_1；3)将步骤1)得到的配电网线路实际电压Upcc送入谐振控制器中的谐振检测单元得到谐振次谐波电压Ur，将谐振次谐波电压Ur乘以虚拟谐振电导Yv，得到换流器的谐波电流参考值iabref_r；4)将步骤1)得到的实际输出电流if进行坐标变换，得到图2所示的换流器的实际αβ轴电流iαβ；5)将步骤2)得到基波电流参考值iαβref_1和步骤3)得到谐波电流参考值iabref_r同步骤4)得到的实际αβ轴电流iαβ一起送入电流控制器，得到输出信号Uref，电流控制器由下式表示： G p r ( s ) = K p + 2 K f s s 2 + w f 2 + 2 K r w c 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统，包括分布式光伏发电集群(1)和换流器(2)，所述分布式光伏发电集群(1)和换流器(2)共同通过配电网线路(7)并入配电网，其特征在于，所述的换流器(2)连接有用于控制换流器(2)的输出电流，达到谐振抑制目的的中央控制单元(3)，所述中央控制单元(3)包括直流电压控制器(4)、电流控制器(5)和谐振控制器(6)，其中，所述电流控制器(5)的信号输出端连接换流器(2)的输入端用于控制换流器(2)的输出电流，电流控制器(5)的输入端分别连接直流电压控制器(4)与谐振控制器(6)的信号输出端以及换流器(2)的实际输出电流，所述直流电压控制器(4)的信号输入端分别连接换流器(2)直流侧电容电压参考值Udcref和换流器2直流侧电容实际电压值Udc，所述谐振控制器(6)的信号输入端连接配电网线路实际电压Upcc。

【技术特征摘要】
1.一种外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统，包括分布式光伏发电集群(1)和换流器(2)，所述分布式光伏发电集群(1)和换流器(2)共同通过配电网线路(7)并入配电网，其特征在于，所述的换流器(2)连接有用于控制换流器(2)的输出电流，达到谐振抑制目的的中央控制单元(3)，所述中央控制单元(3)包括直流电压控制器(4)、电流控制器(5)和谐振控制器(6)，其中，所述电流控制器(5)的信号输出端连接换流器(2)的输入端用于控制换流器(2)的输出电流，电流控制器(5)的输入端分别连接直流电压控制器(4)与谐振控制器(6)的信号输出端以及换流器(2)的实际输出电流，所述直流电压控制器(4)的信号输入端分别连接换流器(2)直流侧电容电压参考值Udcref和换流器2直流侧电容实际电压值Udc，所述谐振控制器(6)的信号输入端连接配电网线路实际电压Upcc。2.根据权利要求1所述的外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统，其特征在于，所述的直流电压控制器(4)包括有：第一减法器(41)、PI控制器(42)和第一坐标变换单元(43)，其中，所述第一减法器(41)的输入端分别连接换流器(2)直流侧电容电压参考值Udcref和换流器(2)直流侧电容实际电压值Udc，所述第一减法器(41)的输出端连接PI控制器(42)的输入端，所述第一坐标变换单元(43)的输入端分别连接PI控制器(42)的d轴电流参考值idref输出端和常数iqref＝0，所述第一坐标变换单元(43)的输出端输出基波电流参考值iαβref_1连接电流控制器(5)。3.根据权利要求1所述的外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统，其特征在于，所述的谐振控制器(6)包括有依次串联的谐振检测单元(61)和第四乘法器(62)，其中，所述谐振检测单元(61)的信号输入端连接配电网线路实际电压Upcc，所述第四乘法器(62)的输出连接所述电流控制器(5)的信号输入端。4.根据权利要求3所述的外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统，其特征在于，所述的谐振检测单元(61)包括：依次串联连接的第二减法器(63)、第五乘法器(64)、第三减法器(65)、第六乘法器(66)、第一积分器(68)、第二积分器(69)、第七乘法器(67)、第八乘法器(70)、第九乘法器(71)和第三积分器(72)，其中，所述第二减法器(63)的信号输入端分别连接配电网线路实际电压Upcc和谐振检测单元(61)的谐振次谐波电压ur输出端，所述第二减法器(63)估计值误差Uerror输出端还连接第八乘法器(70)的输入端，所述第七乘法器(67)的输出端还连接所述第三减法器(65)的输入端，所述第三积分器(72)的输出端分别连接所述第六乘法器(66)和第七乘法器(67)的输入端，所述第一积分器(68)的输出端还构成谐振检测单元(61)的谐振次谐波电压ur输出端。5.根据权利要求1所述的外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统，其特征在于，所述的电流控制器(5)包括：加减法器(51)、第一乘法器(52)、第二乘法器(53)、第三乘法器(54)、加法器(55)、第二坐标变换单元(56)和脉宽调制单元(57)，其中，所述加减法器(51)的输入端分别连接直流电压控制器(4)的基波电流参考值iαβref_1输出端和谐振控制器(6)的谐波电流参考值iαβref_r输出端以及第二坐标变换单元(56)的换流器实际αβ轴输出电流iαβ输出端，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，夏曼，于航，李鑫明，黄仁乐，徐绍军，孙健，常乾坤，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，国家电网公司，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：河北;13