调节光伏逆变器虚拟阻抗的电网谐波并联放大抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种调节光伏逆变器虚拟阻抗的电网谐波并联放大抑制方法，步骤如下：步骤一、谐波放大抑制，首先，降低每个单逆变器系统的谐振电流，然后，基于与滤波电容并联的物理阻尼电阻器的单逆变器系统来初始估计期望的虚拟电阻；步骤二、虚拟阻抗控制，对输出电流与功率的谐振进行抑制，在LCL电路的电容两端并联一个电阻，对输出电流产生阻尼作用，通过控制的手段将电阻上出现的等效电流叠加到逆变器的输出电流中，本发明专利技术优点是：建立了单逆变器并网阻抗模型，根据多逆变器并网阻抗模型，对多逆变器阻抗模型波特图进行分析，提出新型逆变器虚拟阻抗控制方法，相较于加装设备参数降低了成本，降低了系统损耗。降低了系统损耗。降低了系统损耗。

【技术实现步骤摘要】
调节光伏逆变器虚拟阻抗的电网谐波并联放大抑制方法


[0001]本专利技术涉及光伏逆变器的
，更具体地说是涉及调节光伏逆变器虚拟阻抗的


技术介绍

[0002]随着中国光伏能源基地建设及风电的迅速发展，电网能源结构发生了重要变化，水电、火电等常规电源的主导地位逐渐由光伏和风电等新能源电源代替；随着光伏基地和直流建设使得电网电力电子化特征凸显，电网稳定形态更加复杂，从而极易引发新型电力系统谐波放大，系统安全稳定运行与控制规律面临全新挑战。
[0003]在谐波放大抑制方面，目前实际工程中普遍采用切机保护、改变系统运行方式和增强网架结构等手段，但是这会限制新能源发电的并网消纳和电力系统的经济运行，是一种不得已而为之的技术手段。因此，需要迫切探索更为经济有效的谐波放大抑制方法。
[0004]为了提高新能源发电并网系统的稳定性，目前理论研究上常采用增加硬件电路或者改变控制策略等方法。有的文献提出在线路中串联一个变换器作为阻抗消除器，来消除电网阻抗对系统稳定性的影响，显然该方法显著提高了系统成本。有的文献提出在并网逆变器输出滤波电容上串联或者并联电阻以增加系统阻尼，该振荡抑制方法简单易行，且抑制谐振效果十分显著，但是该阻尼电阻会消耗有功功率，以降低系统发电效率为代价的无源阻尼方法并不能让人满意。也有文献应用虚拟阻抗法塑造并网逆变器的输出阻抗；提出在控制器中加入滤波器，从而仅改变并网逆变器在谐振频率处的阻抗特性。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述技术问题而提供一种调节光伏逆变器虚拟阻抗的电网谐波并联放大抑制方法，以电力系统中的谐波放大问题为出发点，采用阻抗分析法分析光伏逆变器并联并网引发谐波放大机理，并据此提出基于虚拟阻抗控制的谐波放大抑制方法。
[0006]本专利技术为了解决上述技术问题而采用的技术解决方案如下：
[0007]调节光伏逆变器虚拟阻抗的电网谐波并联放大抑制方法，步骤如下：
[0008]步骤一、谐波放大抑制
[0009]首先，降低每个单逆变器系统的谐振电流，然后，基于与滤波电容并联的物理阻尼电阻器的单逆变器系统来初始估计期望的虚拟电阻，在连续s域中，线路电流的响应用逆变器输出电流和电网电压表示，
[0010][0011]简化二阶系统(1)，阻尼比(ζ)确定为：
[0012][0013]根据所需的阻尼比，相应地获得式(2)中的阻尼电阻，将式(1)和式(2)中的物理电阻替换为虚拟谐波电阻控制；
[0014]步骤二、虚拟阻抗控制
[0015]对输出电流与功率的谐振进行抑制，在LCL电路的电容两端并联一个电阻，对输出电流产生阻尼作用，通过控制的手段将电阻上出现的等效电流叠加到逆变器的输出电流中，利用
[0016][0017]并将多出来的分量叠加到用于生成PWM的电压，即按照如图2所示的仿真模块设计，
[0018]图2中的结构框图改进虚拟阻抗控制，虚拟阻抗的引入方式为如图3所示，
[0019]将虚拟电阻上产生的电流反馈至参考电流处，对控制结构建立仿真模型如图4所示，
[0020]其中，图4左半部分中Vc在虚拟电阻上产生的虚拟电流作为反馈量的一部分输入控制模块，右半部分中Valpha_v2为该虚拟电流在逆变器侧电感L
inv
上产生的压降。
[0021]本专利技术采用上述技术解决方案所能达到有益效果是：
[0022]建立了单逆变器并网阻抗模型，并考虑PLL加入对阻抗模型的影响，再此基础上建立多逆变器并网阻抗模型；根据多逆变器并网阻抗模型，对多逆变器阻抗模型波特图进行分析，进而多逆变器并网造成谐波放大的机理；根据谐波放大机理，及并网逆变器各参数对阻抗模型影响分析结果，提出新型逆变器虚拟阻抗控制策略，并在仿真模型中验证了其抑制谐波放大的效果，且采取虚拟阻抗的形式，相较于加装设备参数降低了成本，降低了系统损耗；相较于改变逆变器参数扩大了系统调节范围，同时也避免了谐振峰。本专利技术对谐波机理分析及抑制措施，具有一定的指导意义。
附图说明
[0023]图1为本专利技术带虚拟阻尼电阻LCL滤波器的电路图；
[0024]图2为本专利技术虚拟电阻控制的仿真设计结构框图；
[0025]图3为本专利技术虚拟阻抗引入框图；
[0026]图4为本专利技术虚拟电阻引入部分仿真模型图；
[0027]图5为本专利技术两台逆变器并联运行时第一台逆变器的输出功率图；
[0028]图6为本专利技术两台逆变器并联加入动态阻尼控制前的输出电流图；
[0029]图7为本专利技术两台逆变器并联加入动态阻尼控制后的输出电流图；
[0030]图8为本专利技术Rd＝1.5时逆变器2的有功功率波形图。
具体实施方式
[0031]为了验证在多逆变器系统下，该动态阻尼控制方法仍然有效，因此将两台完全一样的逆变器并联运行。由于两台逆变器运行时的谐振频率与单台比较接近，仍然取谐波源频率为1944Hz，在不加动态阻尼控制时，可以得到如图5的仿真结果，通过观察可以发现，此时电流振荡的幅度略小于1A，有功功率振荡的幅度在300W左右，振荡幅度较大。
[0032]同样，如果对上述两台逆变器同时加入虚拟阻抗控制，此时运行仿真，可以得到如图6、图7的仿真结果，通过观察上述仿真结果，可以发现，在加入了动态阻尼控制之后，系统的电流振荡幅度低于0.5A，并且有功功率的振荡幅度远小于500W。可以得知，动态阻尼控制可以在一定程度上抑制系统的谐振。
[0033]将Rd取为0后，系统的确出现发散现象，但是由于系统发散的速度过快，波形图上无法显示出功率的波形(很短的时间内相关值已经超过MATLAB计算范围)。将Rd取为1.5时，此时可以观测到功率波形(第二台逆变器)如图所示。选择观测功率波形是因为功率波形上的谐波也能反映电流或电压上出现的谐波。而且相对而言，功率波形上的谐波更容易观察，而在电流和电压上的谐波叠加在其基波上，比较难以观察其幅值，图8中，逆变器2的有功功率发生明显振荡，且在2.8s左右系统彻底崩溃。值得注意的是此时系统尚未注入谐波。另外，在后面增添了虚拟电阻控制策略后，再次尝试将Rd取为0，此时系统可以稳定并且有良好的特性，说明虚拟阻抗控制有效。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.调节光伏逆变器虚拟阻抗的电网谐波并联放大抑制方法，步骤如下：步骤一、谐波放大抑制首先，降低每个单逆变器系统的谐振电流，然后，基于与滤波电容并联的物理阻尼电阻器的单逆变器系统来初始估计期望的虚拟电阻，在连续s域中，线路电流的响应用逆变器输出电流和电网电压表示，简化二阶系统(1)，阻尼比(ζ)确定为：根据所需的阻尼比，相应地获得式(2)中的阻尼电阻，将式(1)和式(2)中的物理电阻替...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文倩，陈来军，刘可，苏小玲，韩俊，刘禹彤，李宗容，景延嵘，
申请(专利权)人：青海大学国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：