【技术实现步骤摘要】
提高电网阻抗适应性的LCL参数和控制参数设计方法及装置
本专利技术属于新能源并网发电
，具体涉及一种提高电网阻抗适应性的LCL参数和控制参数设计方法及装置。
技术介绍
随着光伏、风电等新能源的发展，越来越多的逆变器接入电网之中，使得电网表现出越来越明显的弱电网特性。弱电网中电网阻抗的存在及其不确定性导致LCL并网逆变器的控制性能降低，使得逆变器入网的电能质量变差，甚至引发不稳定问题。针对该问题，目前已有部分文献提出了增强LCL逆变器对电网阻抗适应能力的技术方案，主要包含两大类。第一类是在逆变器原有控制结构基础上添加补偿网络，或者在外部添加硬件装置，该类方法属于二次设计，即首先保证逆变器出厂时自身控制性能良好，当其在电网中出现谐振或者不稳定现象后，通过在逆变器的控制器中额外添加一定的补偿控制器，或者在逆变器外部添加一定的硬件装置来抑制谐振和不稳定现象。由于该类方法需要额外添加补偿控制器或硬件设备，因此应用起来较为复杂。如果在逆变器一次设计时就将电网阻抗考虑在内，设计出对电网阻抗具有较强适应能力的逆变器，那么在逆变器接入电网之后就可以避免谐振的发生，此即为第二类...
【技术保护点】
1.一种提高电网阻抗适应性的LCL参数和控制参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：推导出保证逆变器输出导纳不包含右半平面极点的电流控制器比例系数kp的解析范围；S2：推导出保证逆变器电流开环传递函数不包含右半平面极点的有源阻尼系数kd的解析范围；S3：对有源阻尼系数kd和电流控制器比例系数kp、开环传递函数截止频率ωc、谐振频率ωr和逆变器侧LC的谐振频率ωr1归一化处理，归一化处理后的有源阻尼系数kd为λd，归一化处理后的电流控制器比例系数kp为λp，归一化处理后的开环传递函数截止频率ωc为δ，归一化处理后的谐振频率ωr为ξ和归一化处理的逆变器侧LC的谐振频率ωr...
【技术特征摘要】
1.一种提高电网阻抗适应性的LCL参数和控制参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：推导出保证逆变器输出导纳不包含右半平面极点的电流控制器比例系数kp的解析范围；S2：推导出保证逆变器电流开环传递函数不包含右半平面极点的有源阻尼系数kd的解析范围；S3：对有源阻尼系数kd和电流控制器比例系数kp、开环传递函数截止频率ωc、谐振频率ωr和逆变器侧LC的谐振频率ωr1归一化处理，归一化处理后的有源阻尼系数kd为λd，归一化处理后的电流控制器比例系数kp为λp，归一化处理后的开环传递函数截止频率ωc为δ，归一化处理后的谐振频率ωr为ξ和归一化处理的逆变器侧LC的谐振频率ωr1为β；S4：将S3中的归一化参数代入电流开环传递函数得到简化的逆变器电流开环传递函数Go(s)；S5：根据电流开环传递函数的相位裕度、幅值裕度以及带宽的限制条件推导归一化参数的范围；S6：通过解析逆变器输出阻抗，推导出逆变器对电网阻抗鲁棒性的关系函数，并结合归一化参数对关系函数进行简化；S7：在简化逆变器电流开环传递函数求取模块和电网阻抗鲁棒性关系函数简化模块中的简化模型基础上，根据对逆变器稳定性和鲁棒性的要求确定有源阻尼系数kd、电流控制器比例系数kp、开环传递函数截止频率ωc、谐振频率ωr和逆变器侧LC的谐振频率ωr1。2.根据权利要求1所述的提高电网阻抗适应性的LCL参数和控制参数设计方法，其特征在于，保证逆变器输出导纳不包含右半平面极点的解析范围为：电流控制器比例系数kp∈(kpt,kpcr)，其中kpcr、kpt分别如式(1)、式(2)所示：式中：D＝2ωiωt，其中ω0为基波角频率，ωt为中间变量可由式(3)求出，ωi为电流控制器的带宽系数，Ts为采样周期，ωs＝2π/Ts为采样角频率，为逆变器侧LC滤波器的谐振角频率，kpwm为调制波到逆变桥输出的传递函数，kr为电流控制器的谐振系数，L1为LCL滤波器逆变器侧的电感；保证逆变器开环传递函数不包含右半平面极点的kd的范围为kd∈(0,kdm)，其中kdm如式(4)所示：3.根据权利要求1或2所述的提高电网阻抗适应性的LCL参数和控制参数设计方法，其特征在于，S3步骤中参数归一化的方法为：kd＝λdkdm、kp＝λpkpcr、ωc＝ξω0、ωr＝δωcr和ωr1＝βωcr，其中ωcr＝ωs/6为一个中间角频率值。4.根据权利要求1-3任一项所述的提高电网阻抗适应性的LCL参数和控制参数设计方法，其特征在于，将归一化参数代入电流环得到仅受δ、λd和ξ的影响的简化模型，简化模型如式(5)所示：式中：为非线性延时函数，e为自然常数。5.根据权利要求4所述的提高电网阻抗适应性的LCL参数和控制参数设计方法，其特征在于，以Go(s)的相位裕度、幅值裕度为限制条件，根据式(5)和各归一化参数范围，当Go(s)的相位裕度取最大时，求取归一化参数δ的值，再根据δ取值和需要的带宽选取ξ的值，然后在式(5)的基础上根据需要的相位裕度PM和幅值裕度GM确定λd的值；根据如式(6)所示的λp与β的关系，并结合归一化参数得到简化的仅受归一化参数β影响的arg[Zc(jωr1)]函数，如式(7)所示，求取λp与β的值；结合限制条件L2/L1<2、0.5<λp<1和arg[Zc(jωr1)]>-60°得到β的范围为如式(8)所示，式中βm1和βm2为保证arg[Zc(jωr1)]>-60°的上下界值，βm3如式(9)所示；根据求得的归一化参数按照S3步骤中参数归一化的方法运算得到有源阻尼系数kd、电流控制器比例系数kp、开环传递函数截止频率ωc、谐振频率ωr和逆变器侧LC的谐振频率ωr1。6.一种提高电网阻抗适应性的LCL参数和控制参数设计装置，其特征在于，包括：第一范围解析模块：用于根据逆变器输出导纳传递函数推导出保证其不包含右半平面极点的电流控制器比例系数kp的解析范围；第二范围解析模块：用于推导出保证逆变器...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑晨，李琼林，张凌，潘勇，刘书铭，刘雅娟，代双寅，张博，唐钰政，王毅，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，国网河南省电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41
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