一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法技术

本发明专利技术涉及弱电网下光伏并网逆变器稳定性技术领域，更具体的说是涉及一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法；本发明专利技术公开了一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法，包括：S1：对含复系数滤波器锁相环结构(CCF

【技术实现步骤摘要】
一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法


[0001]本专利技术涉及弱电网下光伏并网逆变器稳定性
，更具体的说是涉及一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法。

技术介绍

[0002]现有光伏发电与电网之间存在着较长的传输线路和较多的变压设备，从并网逆变器的公共耦合点看去，存在着阻感性的电网阻抗，影响电网系统的稳定运行。在弱网情况下，传统电网电压比例前馈的正反馈通道与并网电流内环通过电网阻抗产生耦合，导致系统稳定裕度下降。
[0003]由上述内容可知，并网逆变器在弱电网下可能出现电网阻抗过大，导致逆变器系统相位裕度下降，影响系统稳定运行。因此，如何提高弱电网下光伏并网逆变器的稳定裕度是本领域技术人员亟需解决的问题。
[0004]现有技术中，如公开号CN111245017A，名为一种一种弱电网下并网逆变器电容电压前馈控制方法的专利，通过使用逆变侧电流i1进行反馈控制，使用电容电压u
C
进行锁相、有源阻尼和前馈补偿，得到弱电网下并网逆变器电容电压前馈控制系统；对得到的电容电压前馈控制系统进行弱电网下有源阻尼负反馈设计，并对电容电压前馈控制系统进行电容电压前馈补偿控制策略设计，然而其专利的并网逆变器在弱电网下易出现电网阻抗过大，导致逆变器系统相位裕度下降，影响系统稳定运行。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的技术问题，本专利技术提出一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法，用全通滤波器对其逆变器总输出导纳相位进行滞后校正，提高系统在弱电网下的稳定裕度，增强系统稳定性。
[0006]本专利技术采用以下具体的技术方案：
[0007]一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将整个系统简化为一个戴维南等效电路，并将电网侧与逆变器侧通过PCC相连，得到逆变器等效输出导纳Y
i
(s)、CCF
‑
PLL导纳为Y
p
(s)，GVF导纳为Y
v
(s)，其导纳的表达式分别为：
[0009][0010][0011][0012]其中G
f
、G
c
、G1、G2、G
PLL
、G
CCF
分别为G
f
(s)、G
c
(s)、G1(s)、G2(s)、G
PLL
(s)、G
CCF
(s)的简写形式，G
f
(s)为传统电网电压比例前馈，G
c
(s)表示为准比例谐振控制器参数，G1(s)、G2(s)为
电流环中等效变换后的传递函数，G
PLL
(s)为SRF
‑
PLL的传递函数，G
CCF
(s)为CCF的传递函数，I
r
为并网电流i
g
参考值，其幅值由外部给定，H1为i
g
的反馈系数；
[0013]根据上述建立的戴维南等效电路，可得逆变器系统总输出导纳Yo(s)的表达式为：
[0014]Y
o
(s)＝Y
p
(s)+Y
i
(s)+Y
v
(s)
[0015]不计GVF时的总输出导纳Y
o1
(s)的表达式为：
[0016]Y
o1
(s)＝Y
p
(s)+Y
i
(s)
[0017]由上述计不计GVF时的总输出导纳的两个公式结合所得数据分析知计及GVF时，系统稳定，加入GVF后，会使得系统相位裕度为负值，严重影响系统稳定性，故需要减小GVF带来的负面影响。
[0018]S2：根据S1建立的戴维南等效电路以及逆变器系统总输出导纳Yo(s)的表达式，推导变换得出并网电流表达式为：
[0019][0020]其中Yo为Yo(s)的简写形式，Yo为逆变器系统总输出导纳，Y
g
为电网抗阻，u
g
为电网电压；
[0021]由上式在理想的并网系统分析知，系统在并网逆变器输出阻抗与电网阻抗交点频率f
c
处具有足够的相位裕度，其相位裕度的表达式为：
[0022][0023]式中分别为电网阻抗交点频率f
c
下电网导纳Y
g
与逆变器输出导纳Y
inv
的相位；根据上述相位裕度表达式结合逆变器系统总输出导纳进行分析，得出系统在弱电网下不稳定是由于GVF引入的负导纳造成系统相位超前。
[0024]S3：用全通滤波器校正逆变器总输出导纳的相位，设计控制参数，用以提高系统在弱电网下的稳定裕度，其中全通滤波器传递函数为：
[0025][0026]上式k为全频率段内的固定幅值增益，k取为1，防止影响改进后系统的幅值，a为相位补偿系数；
[0027]此时，加入所提前馈环节后，电压前馈导纳的表达式为：
[0028][0029]G
AF
为G
AF
的简写形式。
[0030]上述全通滤波器加入到G
f
(s)的支路中，校正Y
v
(s)的相位，提高来了逆变器在弱电网下的相位裕度。
[0031]优选地，所述步骤S1的戴维南等效电路中，并网电流i
g
(s)表达式为：
[0032][0033]其中u
pcc
为共耦点电压。
[0034]优选地，所述步骤S1中传统电网电压比例前馈G
f
(s)的表达式为1/k
pwm
，k
pwm
为逆变
器增益。
[0035]优选地，所述步骤S1中准比例谐振控制器参数G
c
(s)的表达式为：
[0036]G
c
(s)＝k
p
+2k
r
ω
i
s/(s2+2ω
i
s+ω
02
)
[0037]式中k
p
为G
c
(s)的比例系数，k
r
为G
c
(s)的谐振系数，ω
i
为Gc(s)的带宽系数。
[0038]优选地，基于所述步骤S1中电流环中等效变换后的传递函数G1(s)、G2(s)的表达式分别为：
[0039][0040][0041]其中k
c
、C
f
、S分别为电容电流的反馈系数、电容、拉普拉斯算子，L1、L2分别滤波器的逆变器侧电感、网侧电感。
[0042]优选地，基于所述步骤S1中SRF
‑
PLL的传递函数G
PLL
(s)的表达式为：
[0043][0044]其中k
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将整个系统简化为一个戴维南等效电路，并将电网侧与逆变器侧通过PCC相连，得到逆变器等效输出导纳为Y
i
(s)、CCF
‑
PLL导纳为Y
p
(s)以及GVF导纳为Y
v
(s)，其导纳的表达式分别为：式分别为：式分别为：其中G
f
、G
c
、G1、G2、G
PLL
、G
CCF
分别为G
f
(s)、G
c
(s)、G1(s)、G2(s)、G
PLL
(s)、G
CCF
(s)的简写形式，G
f
(s)为传统电网电压比例前馈，G
c
(s)表示为准比例谐振控制器参数，G1(s)、G2(s)为电流环中等效变换后的传递函数，G
PLL
(s)为SRF
‑
PLL的传递函数，G
CCF
(s)为CCF的传递函数，I
r
为并网电流i
g
参考值，其幅值由外部给定，H1为i
g
的反馈系数；根据上述建立的戴维南等效电路，可得逆变器系统总输出导纳Yo(s)的表达式为：Y
o
(s)＝Y
p
(s)+Y
i
(s)+Y
v
(s)不计GVF时的总输出导纳Y
o1
(s)的表达式为：Y
o1
(s)＝Y
p
(s)+Y
i
(s)；S2：根据S1建立的戴维南等效电路以及逆变器系统总输出导纳Yo(s)的表达式，推导变换得出并网电流表达式为：其中Yo为Yo(s)的简写形式，Yo为逆变器系统总输出导纳，Y
g
为电网抗阻，u
g
为电网电压；由上式在理想的并网系统分析知，系统在并网逆变器输出阻抗与电网阻抗交点频率f
c
处具有足够的相位裕度，其相位裕度的表达式为：式中分别为电网阻抗交点频率f
c
下电网导纳Y
g
与逆变器输出导纳Y
inv
的相位；根据上述相位裕度表达式结合逆变器系统总输出导纳进行分析，得出系统在弱电网下不稳定是由于GVF引入的负导纳造成系统相位超前；S3：用全通滤波器校正逆变器总输出导纳的相位，设计控制参数，用以提高系统在弱电网下的稳定裕度，其中全通滤波器传递函数为：上式k为全频率段内的固定幅值增益，k取为1，防止影响改进后系统的幅值，a为相位补偿系数；此时，加入所提前馈环节后，电压前馈导纳的表达式为：
G
AF
为G
AF

【专利技术属性】
技术研发人员：李圣清，黄思敏，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：