基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略和装置，所述单相逆变器设有基于二阶广义积分器的锁相环，所述单相逆变器振荡抑制策略为，通过减小所述二阶广义积分器的带宽，对所述单相逆变器进行振荡抑制。与现有技术相比，本发明专利技术只改变SOGI的带宽参数，即二阶广义积分器的参数k，即可对并网逆变器的振荡进行抑制，无需调整其他参数，方便可靠，且不影响逆变器的控制特性。

【技术实现步骤摘要】
基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略和装置
本专利技术涉及单相逆变器振荡抑制领域，尤其是涉及基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略和装置。
技术介绍
近年来，随着可再生能源并网容量的不断提高，电力电子设备如电压源型变流器(voltagesourceconverter,VSC)作为可再生能源发电系统与电网间的连接者，在将可再生能源接入到电网的过程中，与弱电网相互作用，产生了次超同步振荡，降低了系统的稳定性。在实际运行中，逆变器的输出阻抗受锁相环(phaselockedloop,PLL)的影响。为了控制并网逆变器产生的功率，运用锁相环来获取电网电压的相位，并产生一个同步电流参考信号。基于二阶广义积分器的锁相环(secondordergeneralizedintegratorphase-lockedloop,SOGI-PLL)由于其结构简单，检测精度高的特点，在单相系统中较为常见。现有的研究表明，锁相环对逆变器的并网稳定性有较大影响，并且这个影响取决于负载条件、逆变器功率因数和锁相环参数等因素。针对逆变器并网过程中出现的次/超同步振荡等不稳定现象，现有的措施包括改变锁相环带宽、调整电流环参数、降低逆变器输出功率等。然而，这些方法均对逆变器的控制结构以及控制目标进行了修改，将影响逆变器的控制特性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在影响逆变器的控制特性的缺陷而提供一种基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略和装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略，所述单相逆变器设有基于二阶广义积分器的锁相环，所述单相逆变器振荡抑制策略为，通过减小所述二阶广义积分器的带宽，对所述单相逆变器进行振荡抑制。进一步地，所述二阶广义积分器的传递函数的表达式为：式中，s为Laplace算子，Hα(s)为α轴分量传递函数，Hβ(s)为β轴分量传递函数，ω1为基频，k为二阶广义积分器控制参数；所述单相逆变器振荡抑制策略具体为，通过减小所述二阶广义积分器的参数k，对所述单相逆变器进行振荡抑制。进一步地，所述单相逆变器振荡抑制策略具体为，所述单相逆变器并网后，根据单相逆变器阻抗模型计算所述单相逆变器的阻抗，从而判断所述单相逆变器的稳定性，若所述单相逆变器处于不稳定状态，则通过减小所述二阶广义积分器的带宽，对所述单相逆变器进行振荡抑制。进一步地，所述单相逆变器为LCL型单相逆变器，该LCL型单相逆变器包括LCL滤波器，所述单相逆变器阻抗模型的表达式为：T＝GX1GX2ZL1＝sL1ZL2＝sL2Zc＝1/sCf+Rd式中，Zp为单相逆变器的阻抗，GSOGI-PLL为基于二阶广义积分器的锁相环的传递函数，s为Laplace算子，L1为LCL滤波器的第一电感，L2为LCL滤波器的第二电感，Cf为LCL滤波器的电容，Rd为LCL滤波器的电阻，Im为逆变器输出电流幅值，KPWM为脉宽调制系数，Hi为电流环传递函数。进一步地，所述基于二阶广义积分器的锁相环的传递函数的表达式为：式中，Hα(s)为α轴分量传递函数，Hβ(s)为β轴分量传递函数，U1是基频f1处的电压幅值，ω1为基频角频率且ω1＝2πf1，k为二阶广义积分器控制参数，HPLL(s)为锁相环开环传递函数。本专利技术还提供一种基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制装置，所述单相逆变器设有基于二阶广义积分器的锁相环，所述单相逆变器振荡抑制装置包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，处理器调用所述计算机程序执行单相逆变器振荡抑制策略，该单相逆变器振荡抑制策略为，通过减小所述二阶广义积分器的带宽，对所述单相逆变器进行振荡抑制。进一步地，所述二阶广义积分器的传递函数的表达式为：式中，s为Laplace算子，Hα(s)为α轴分量传递函数，Hβ(s)为β轴分量传递函数，ω1为基频，k为二阶广义积分器控制参数；所述单相逆变器振荡抑制策略具体为，通过减小所述二阶广义积分器的参数k，对所述单相逆变器进行振荡抑制。进一步地，所述单相逆变器振荡抑制策略具体为，所述单相逆变器并网后，根据单相逆变器阻抗模型计算所述单相逆变器的阻抗，从而判断所述单相逆变器的稳定性，若所述单相逆变器处于不稳定状态，则通过减小所述二阶广义积分器的带宽，对所述单相逆变器进行振荡抑制。进一步地，所述单相逆变器阻抗模型的表达式为：ZL1＝sL1ZL2＝sL2Zc＝1/sCf+Rd式中，Zp为单相逆变器的阻抗，GSOGI-PLL为基于二阶广义积分器的锁相环的传递函数，s为Laplace算子，L1为LCL滤波器的第一电感，L2为LCL滤波器的第二电感，Cf为LCL滤波器的电容，Rd为LCL滤波器的电阻，Im为逆变器输出电流幅值，KPWM为脉宽调制系数，Hi为电流环传递函数。进一步地，所述基于二阶广义积分器的锁相环的传递函数的表达式为：式中，Hα(s)为α轴分量传递函数，Hβ(s)为β轴分量传递函数，U1是基频f1处的电压幅值，ω1为基频，k为二阶广义积分器控制参数，HPLL(s)为锁相环开环传递函数。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)正交信号发生器(quadraturesignalgenerator,QSG)通过二阶广义积分器实现，提高了单相锁相环的整体性能和精度，只改变SOGI的带宽参数，即二阶广义积分器的参数k，即可对并网逆变器的振荡进行抑制，无需调整其他参数，方便可靠；同时，现有方法借助电流环、锁相环参数的调整实现振荡抑制，此过程不可避免地改变了原有的最优控制参数，本专利技术利用正交信号发生器仅在信号提取阶段施加振荡抑制策略，逆变器内部控制回路的各个参数不变，因而不影响逆变器原有的控制特性，保证了逆变器原有的最优控制效果；(2)采用阻抗分析与SOGI带宽相结合的方法，可以方便地实现并网逆变器系统的频率特性建模，有效地简化交互系统稳定性分析的复杂度；(3)采用谐波线性化方法对单相逆变器进行分析，用非线性环节输出信号的基波分量来近似代替正弦信号作用下的实际输出，可以很好的描述非线性系统。附图说明图1为本专利技术的LCL型单相并网逆变器结构图；图2为本专利技术的SOGI-PLL结构示意图；图3为本专利技术的SOGI控制框图示意图；图4为本专利技术的不同参数k下Hα(s)的伯德图；图5为本专利技术的不同参数k下Hβ(s)的伯德图；图6为本专利技术的并网逆变器控制框图；图7为本专利技术的并网逆变器控制简化图；图8为本专利技术的LCL型并网逆变器等值电路图；图9为本专利技术的理论结果和ZP2的仿真结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略，所述单相逆变器设有基于二阶广义积分器的锁相环，其特征在于，所述单相逆变器振荡抑制策略为，通过减小所述二阶广义积分器的带宽，对所述单相逆变器进行振荡抑制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略，所述单相逆变器设有基于二阶广义积分器的锁相环，其特征在于，所述单相逆变器振荡抑制策略为，通过减小所述二阶广义积分器的带宽，对所述单相逆变器进行振荡抑制。


2.根据权利要求1所述的一种基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略，其特征在于，所述二阶广义积分器的传递函数的表达式为：






式中，s为Laplace算子，Hα(s)为α轴分量传递函数，Hβ(s)为β轴分量传递函数，ω1为基频，k为二阶广义积分器控制参数；
所述单相逆变器振荡抑制策略具体为，通过减小所述二阶广义积分器的参数k，对所述单相逆变器进行振荡抑制。


3.根据权利要求1所述的一种基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略，其特征在于，所述单相逆变器振荡抑制策略具体为，所述单相逆变器并网后，根据单相逆变器阻抗模型计算所述单相逆变器的阻抗，从而判断所述单相逆变器的稳定性，若所述单相逆变器处于不稳定状态，则通过减小所述二阶广义积分器的带宽，对所述单相逆变器进行振荡抑制。


4.根据权利要求3所述的一种基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略，其特征在于，所述单相逆变器为LCL型单相逆变器，该LCL型单相逆变器包括LCL滤波器，所述单相逆变器阻抗模型的表达式为：



T＝GX1GX2






ZL1＝sL1
ZL2＝sL2
Zc＝1/sCf+Rd
式中，Zp为单相逆变器的阻抗，GSOGI-PLL为基于二阶广义积分器的锁相环的传递函数，s为Laplace算子，L1为LCL滤波器的第一电感，L2为LCL滤波器的第二电感，Cf为LCL滤波器的电容，Rd为LCL滤波器的电阻，Im为逆变器输出电流幅值，KPWM为脉宽调制系数，Hi为电流环传递函数。


5.根据权利要求4所述的一种基于二阶广义积分器的单相逆变器振荡抑制策略，其特征在于，所述基于二阶广义积分器的锁相环的传递函数的表达式为：















式中，Hα(s)为α轴分量传递函数，Hβ(s)为β轴分量传递函数，U1是基频f1处的电压幅值，ω1为基频角频率且ω1＝2πf1，k为二阶广义积分器控制参数，HPLL(s)为锁相环开环传递函数。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄阮明，朱淼，陈阳，陈哲，侯川川，李灏恩，郭明星，庞爱莉，张梦瑶，赵鹏飞，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司经济技术研究院，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31