并联型阻抗适配器虚拟电阻数值边界的整定方法技术

本发明专利技术提供了一种并联型阻抗适配器虚拟电阻数值边界的整定方法，属于电机控制领域。该方法通过阻抗适配器自身硬件，软件参数，运行工况相关参数获得阻抗适配器的自身输出阻抗表达式。根据“虚拟电阻时不会产生过调制现象”和“虚拟电阻时功率不超过阻抗适配器最大容量”这两个指标可以整定出虚拟电阻的下限值。根据阻抗适配器“输出阻抗的相位临界值”这一指标可以整定出其虚拟电阻的上限值。从而明确了在电网背景谐波放大这一应用场合下，阻抗适配器自身正常工作时所能虚拟的电阻取值范围。

【技术实现步骤摘要】
并联型阻抗适配器虚拟电阻数值边界的整定方法
本专利技术属于电机控制领域，涉及并联型阻抗适配器虚拟电阻数值边界的整定方法，具体是一种根据并联型阻抗适配器自身硬件参数和软件控制参数计算得到并联型阻抗适配器输出阻抗，通过合理选择虚拟电阻值上下边界，使得并联型阻抗适配器最终输出阻抗在其工作频率较好地呈现阻性的虚拟电阻数值边界整定方法。
技术介绍
近年来，随着风能和太阳能为代表的可再生能源飞速发展，三相并网逆变器作为分布式可再生发电单元与电网之间的能量接口得到广泛应用。与此同时，电网呈现弱电网特性，且电网中可能含有复杂背景噪声。为了避免弱电网情况下新能源发电系统中出现谐振和谐波放大现象，提高系统的谐波稳定性，学术界提出了并联型阻抗适配器装置。并联型阻抗适配器本质是输出阻抗可控的逆变器。为了提升系统阻尼，通常希望并联型阻抗适配器输出阻抗呈现理想电阻特性。如何设计并联型阻抗适配器的主要参数即虚拟电阻取值，具有十分重要的研究价值。相关的研究中，已有文献1《BaiH,WangX,BlaabjergF.PassivityenhancementbyseriesLCfilteredactivedamperwithzerocurrentreference[C]//2016IEEE8thInternationalPowerElectronicsandMotionControlConference(IPEMC-ECCEAsia).IEEE,2016:2937-2944.》(零电流参考的经串联型LC滤波器提高无源性的阻抗适配器——2016年第八届国际电力电子与运动控制会议)；文献2专利申请《并联型阻抗适配器虚拟电阻参数的设计方法》(CN201910999972.9)；文献3《JiaL,RuanX,ZhaoW,etal.Anadaptiveactivedamperforimprovingthestabilityofgrid-connectedinvertersunderweakgrid[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2018,33(11):9561-9574.》(提高弱电网下并网逆变器稳定性的自适应阻抗适配器——2018年IEEE电力电子期刊)对相关问题进行了研究。文献1和文献2都在阻抗适配器最终输出阻抗可以呈现为预想虚拟电阻的前提下，从其对系统整体阻尼提升效果角度分别对串联型阻抗适配器和并联型阻抗适配器的虚拟电阻进行参数设计，然而缺少对于阻抗适配器能否准确虚拟纯电阻的这一前提的考虑。文献3分别从系统稳定性判据和并联型阻抗适配器功率限制角度考虑得到虚拟电阻参数的上下边界条件，并对虚拟电阻进行补偿，使其在工作频率内可以准确虚拟纯电阻。然而1)仅对虚拟电阻进行补偿是不够的，实际上最终并联型阻抗适配器的输出阻抗会影响到之前的补偿效果；2)文献3应用在没有背景谐波的，小功率的，单相并网逆变器谐振场合，对虚拟电阻的要求不高；3)对于并联型阻抗适配器而言，仅从容量角度考虑其虚拟电阻下限是不够的，由于并联型阻抗适配器流过高频电流，在滤波电感上的压降大，容易导致过调制问题，需要考虑这一限制条件。综上所述，上述文献中的现有技术存在以下不足：1)提出的方法是基于“并联型阻抗适配器最终输出阻抗可以呈现为预想虚拟电阻的前提下”进行设计的，然而并未考虑并联型阻抗适配器的虚拟电阻取值，能否使得这一前提条件成立——即最终输出阻抗呈现预想的电阻特性。否则最终输出阻抗呈现阻容或阻感特性，导致阻抗适配器的投入没有明显作用。2)以上方法设计的并联型阻抗适配器基本应用于小功率，无电网背景噪声情况下的振荡应用场合，对于并联型阻抗适配器最终呈现输出阻抗的要求不高。针对弱网下出现更多的背景噪声放大的应用场合而言，并联型阻抗适配器虚拟电阻取值的上下限范围需要更明确。
技术实现思路
本专利技术的目的，是为并联型阻抗适配器虚拟电阻参数的整定提供指导，明确并联型阻抗适配器虚拟电阻的取值范围，使其输出阻抗在工作频率呈现良好的电阻特性。避免可能由于阻抗适配器的投入，引发新的谐振问题。继而为欠阻尼，待适配的新能源发电系统的提供附加阻尼，从而抑制谐振/谐波放大现象。本专利技术的目的是这样实现的，本专利技术提供了一种并联型阻抗适配器虚拟电阻数值边界的整定方法，所述的并联型阻抗适配器包括直流母线电容Cdc、三相全桥电路A、三相滤波电感L和三相滤波电容C，三相全桥电路A的输入端与直流母线电容Cdc并联，三相全桥电路A的输出端与三相滤波电感L的一端串联，三相滤波电感L的另一端与三相滤波电容C的一端相连并连接到公共耦合点，三相滤波电容C的另一端互相连接；所述整定方法的具体步骤如下：步骤1，采集三相滤波电感L、三相滤波电容C、直流母线电容Cdc处的直流侧电压Vdc并记为直流侧电压Vdc、并联型阻抗适配器最大电流Imax和公共耦合点电压vpcc；步骤2，记并联型阻抗适配器的虚拟电阻为Rv，求虚拟电阻Rv的容量下限Rvlow1和虚拟电阻Rv的调制下限Rvlow2；其中，Vn为公共耦合点处额定电压，Vh％为公共耦合点电压vpcc中谐波电压与基波的比值，Kv为电压利用率，fh为公共耦合点电压vpcc中的谐波电压频率，记为谐波电压频率fh；步骤3，比较步骤2得到的虚拟电阻Rv的容量下限Rvlow1和虚拟电阻Rv的调制下限Rvlow2，选取两者中数值较大者作为并联型阻抗适配器虚拟电阻下限Rvlow；步骤4，确定并联型阻抗适配器虚拟电阻上限Rvup；步骤4.1，令步骤3得到的并联型阻抗适配器虚拟电阻下限Rvlow为初始虚拟电阻Rv'，并令虚拟电阻Rv的值在初始虚拟电阻Rv'的基础上以电阻增量δ递增，即Rv＝Rv'+Nδ，N为虚拟电阻Rv的值递增的次数，N＝1,2,..；步骤4.2，虚拟电阻Rv的值每递增一次后，即代入公式(1)求解得到一个并联型阻抗适配器虚拟阻抗Zv(s)，并利用公式(2)得到一个并联型阻抗适配器最终输出阻抗Zad(s)；在公式(2)中，Zo(s)为并联型阻抗适配器原始输出阻抗，在以上三个公式中，s为拉普拉斯算子，设s＝2πfhj，j为虚数，Hi为并网电流反馈系数，Kpwm为调制增益；Gfil(s)为谐波提取函数，Q为品质因数；Gd(s)为延时函数，Ts为开关周期；Gpi(s)为PI调节函数，Kp为比例调节系数，Ki为积分调节系数；步骤4.3，计算步骤4.2得到的并联型阻抗适配器最终输出阻抗Zad(s)在谐波电压频率fh处的相位并进行以下判断：若返回步骤4.2，即再增加一个电阻增量δ，并重新计算并联型阻抗适配器最终输出阻抗Zad(s)；若记录下此时虚拟电阻Rv的值，并将该虚拟电阻Rv的值作为并联型阻抗适配器虚拟电阻上限Rvup。优选地，所述电阻增量δ的取值范围为0.0005Ω-0.0015Ω。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：1)以往的并联型阻抗适本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并联型阻抗适配器虚拟电阻数值边界的整定方法，所述的并联型阻抗适配器包括直流母线电容C

【技术特征摘要】
1.一种并联型阻抗适配器虚拟电阻数值边界的整定方法，所述的并联型阻抗适配器包括直流母线电容Cdc、三相全桥电路A、三相滤波电感L和三相滤波电容C，三相全桥电路A的输入端与直流母线电容Cdc并联，三相全桥电路A的输出端与三相滤波电感L的一端串联，三相滤波电感L的另一端与三相滤波电容C的一端相连并连接到公共耦合点，三相滤波电容C的另一端互相连接；
其特征在于，所述整定方法的具体步骤如下：
步骤1，采集三相滤波电感L、三相滤波电容C、直流母线电容Cdc处的直流侧电压Vdc并记为直流侧电压Vdc、并联型阻抗适配器最大电流Imax和公共耦合点电压vpcc；
步骤2，记并联型阻抗适配器的虚拟电阻为Rv，求虚拟电阻Rv的容量下限Rvlow1和虚拟电阻Rv的调制下限Rvlow2；






其中，Vn为公共耦合点处额定电压，Vh％为公共耦合点电压vpcc中谐波电压与基波的比值，Kv为电压利用率，fh为公共耦合点电压vpcc中的谐波电压频率，记为谐波电压频率fh；
步骤3，比较步骤2得到的虚拟电阻Rv的容量下限Rvlow1和虚拟电阻Rv的调制下限Rvlow2，选取两者中数值较大者作为并联型阻抗适配器虚拟电阻下限Rvlow；
步骤4，确定并联型阻抗适配器虚拟电阻上限Rvup；
步骤4.1，令步骤3得到的并联型阻抗适配器虚拟电阻下限Rvlow为初始虚拟电阻Rv'，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，刘洋，许珂，刘孟桃，马铭遥，张兴，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34