并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法。根据上级系统对并网逆变器输出有功和无功功率的指令，根据功率计算和坐标变换得到对应的电流指令信号，再和等效各台逆变器侧串联虚拟阻抗的并网电流的高次谐波分量相加作为电流控制器的输入信号，以抑制逆变器输出阻抗与电网线路阻抗耦合产生的谐振。并能根据各台逆变器到公共耦合点的线路阻抗，自适应调整虚拟阻抗值，让各支路的等效总阻抗相等，从而使系统具有更高的有功分配和无功均分的精度。还可以根据逆变器直流母线供电模式，选择投切环流抑制策略，以解决共直流母线式和含直流开关柜式并联结构的逆变系统的零序环流问题。本发明专利技术提高了逆变器工作的可靠性和稳定性。器工作的可靠性和稳定性。器工作的可靠性和稳定性。

Control method of adaptive virtual impedance resonance suppression for parallel inverter grid connected system

【技术实现步骤摘要】
并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法


[0001]本专利技术涉及新能源发电及微电网
，具体涉及一种并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法。

技术介绍

[0002]随着国家“30
·
60目标”的提出，分布式电源在电力系统中的渗透率必定持续提升，这将给我国电力系统的安全性和稳定性带来新的挑战。由于新能源分布式发电并网的日渐普及，已经无法再将电网看作是一个理想的电压源模型了，偏远地区供电所需的长距离输电线路以及变压环节增多造成变压器漏抗不可忽略，导致电网呈现出弱电网特性。在弱电网条件下，由于并联逆变器之间以及逆变器与电网之间的耦合作用，系统会产生谐振在分布式发电系统中，多个并网逆变器连接到电网的同一公共连接点时，逆变器与逆变器之间、逆变器与电网之间存在的谐波交互作用可能引发谐振，使系统出现过电压、过电流现象，威胁系统的安全稳定运行，严重时可导致系统完全失去稳定。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法，以解决弱电网条件下多逆变器并联系统谐振问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法，包括：
[0006]对并联逆变器接入电网的公共耦合点电压、进网电流分别进行采样；
[0007]根据上级系统给定的有功功率、无功功率指令值和公共耦合点电压，计算对应的电流指令；
[0008]采用高通滤波器提取进网电流的高频谐波分量作为负反馈，等效在各台逆变器侧串联虚拟阻抗；
[0009]将进网电流与计算出的电流指令作差，所得到的差值再与进网电流的高频谐波分量相加作为准比例谐振(QPR)控制器的输入；
[0010]将进网电流通过并网电流反馈环节与QPR控制器输出值作差，作为调制电压；
[0011]根据各台逆变器到公共耦合点的线路阻抗，自适应调整各支路串联的虚拟阻抗值，使各支路的总阻抗相等。
[0012]进一步地，将逆变器等效成戴维南等效电路模型，各台逆变器参数一致，则各台逆变器的电压源传递函数G(s)和输出阻抗Z
o
(s)均相同，分别为：
[0013][0014][0015]式中，L1、L2、C分别为LCL滤波器逆变侧电感、并网侧电感、滤波电容，K
PWM
为调制波到逆变侧电压的传递函数，G
c
(s)为QPR控制器，H(s)为用于抑制LCL固有谐振的电流反馈环节，s为微分算子。
[0016]进一步地，所述根据上级系统给定的有功功率、无功功率指令值和公共耦合点电压，计算对应的电流指令，包括：
[0017]将公共耦合点电压u
pcc
经过abc/dq变换，得到公共耦合点电压u
pcc
在dq轴上的分量u
d
、u
q
；
[0018]根据以下公式计算电流指令：
[0019][0020]式中，i
d
、i
q
分别为电流指令在dq轴上的分量，P
ref
、Q
ref
分别为给定有功功率、无功功率指令值；
[0021]将电流指令在dq轴上的分量i
d
、i
q
经过dq/аβ变换，得到电流指令值在αβ坐标系下的分量i
а
、i
β
。
[0022]进一步地，所述虚拟阻抗的表达式为：
[0023][0024]式中，Z
vi
为第i台逆变器串联的虚拟阻抗，K
vi
为第i台逆变器的虚拟阻抗系数，K
PWM
为调制波到逆变侧电压的传递函数，G
h
(s)为高通滤波器，G
c
(s)为QPR控制器，s为微分算子，L1、C分别为LCL滤波器逆变侧电感、滤波电容。
[0025]进一步地，所述并网电流反馈环节的传递函数H(s)为：
[0026]H(s)＝K0s2+K1s+K2+K3s
‑1[0027][0028]式中，s为微分算子，L1、L2、C分别为LCL滤波器逆变侧电感、并网侧电感、滤波电容，L
line
为逆变器到公共耦合点的线路阻抗，ξ为滤波系统谐振阻尼比，ξ0为基波谐振控制的阻尼系数，ω0为基波角频率，ω1为LCL的固有谐振角频率，K
PWM
为调制波到逆变侧电压的传递函数。
[0029]进一步地，所述根据各台逆变器到公共耦合点的线路阻抗，自适应调整虚拟阻抗值，使各支路的总阻抗相等，包括：
[0030]当逆变器线路阻抗发生变化时，根据下式计算两逆变器支路的线路阻抗之差：
[0031]Z
oi
+Z
vi
+sL
linei
＝Z
oj
+Z
vj
+sL
linej
[0032]式中，Z
oi
、Z
oj
分别为第i台逆变器和第j台逆变器的输出阻抗，i≠j，且Z
oi
＝Z
oj
，Z
vi
、Z
vj
分别为第i台逆变器和第j台逆变器串联的虚拟阻抗，L
linei
、L
linej
分别为第i台逆变器
到公共耦合点的线路阻抗和第j台逆变器到公共耦合点的线路阻抗，s为微分算子；
[0033]根据两逆变器支路的线路阻抗之差，实时修正两逆变器的虚拟阻抗系数，使两逆变器的虚拟阻抗系数之差与线路阻抗之差满足正比关系，保证各支路的总阻抗始终相等。
[0034]进一步地，两逆变器的虚拟阻抗系数之差与线路阻抗之差的正比关系为：
[0035][0036]式中，K
vi
、K
vj
分别为第i台逆变器和第j台逆变器的虚拟阻抗系数，L1、C分别为LCL滤波器逆变侧电感、滤波电容，K
PWM
为调制波到逆变侧电压的传递函数，G
h
(s)为高通滤波器，G
c
(s)为QPR控制器。
[0037]进一步地，所述的一种并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法，还包括：根据逆变器直流母线供电模式，选择不同的投切环流抑制策略。
[0038]进一步地，所述根据逆变器直流母线供电模式，选择不同的投切环流抑制策略，包括：
[0039]当逆变器为独立式供电模式，逆变器间不存在零序环流，不改变SVPWM调制的调制波电压；
[0040]当逆变器为共直流母线式和含直流开关柜式，逆变器间存在零序环流，将并网三相电流相加得到零序电流值，将零序电流值通过环流控制器得到的环流分量注入SVPWM调制的调制波电压。
[0041]进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法，其特征在于，包括：对并联逆变器接入电网的公共耦合点电压、进网电流分别进行采样；根据上级系统给定的有功功率、无功功率指令值和公共耦合点电压，计算对应的电流指令；采用高通滤波器提取进网电流的高频谐波分量作为负反馈，等效在各台逆变器侧串联虚拟阻抗；将进网电流与计算出的电流指令作差，所得到的差值再与进网电流的高频谐波分量相加作为QPR控制器的输入；将进网电流通过并网电流反馈环节与QPR控制器输出值作差，作为调制电压；根据各台逆变器到公共耦合点的线路阻抗，自适应调整各支路串联的虚拟阻抗值，使各支路的总阻抗相等。2.根据权利要求1所述的一种并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法，其特征在于，将逆变器等效成戴维南等效电路模型，各台逆变器参数一致，则各台逆变器的电压源传递函数G(s)和输出阻抗Z
o
(s)均相同，分别为：(s)均相同，分别为：式中，L1、L2、C分别为LCL滤波器逆变侧电感、并网侧电感、滤波电容，K
PWM
为调制波到逆变侧电压的传递函数，G
c
(s)为QPR控制器，H(s)为用于抑制LCL固有谐振的电流反馈环节，s为微分算子。3.根据权利要求1所述的一种并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法，其特征在于，所述根据上级系统给定的有功功率、无功功率指令值和公共耦合点电压，计算对应的电流指令，包括：将公共耦合点电压u
pcc
经过abc/dq变换，得到公共耦合点电压u
pcc
在dq轴上的分量u
d
、u
q
；根据以下公式计算电流指令：式中，i
d
、i
q
分别为电流指令在dq轴上的分量，P
ref
、Q
ref
分别为给定有功功率、无功功率指令值；将电流指令在dq轴上的分量i
d
、i
q
经过dq/аβ变换，得到电流指令在αβ坐标系下的分量i
а
、i
β
。4.根据权利要求1所述的一种并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法，其特征在于，所述虚拟阻抗的表达式为：
式中，Z
vi
为第i台逆变器串联的虚拟阻抗，K
vi
为第i台逆变器的虚拟阻抗系数，K
PWM
为调制波到逆变侧电压的传递函数，G
h
(s)为高通滤波器，G
c
(s)为QPR控制器，s为微分算子，L1、C分别为LCL滤波器逆变侧电感、滤波电容。5.根据权利要求1所述的一种并联逆变器并网系统自适应虚拟阻抗谐振抑制的控制方法，其特征在于，所述并网电流反馈环节的传递函数H(s)为：H(s)＝K0s2+K1s+K2+K3s
‑1式中，s为微分算子，L1、L2、C分别为LCL滤波器逆变侧电感、并网侧电感、滤波电容，L

【专利技术属性】
技术研发人员：赵涛，曹芸凯，陈静，张铭洲，王春霖，徐友，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：