光伏并网系统有源阻尼谐振抑制方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开一种光伏并网系统有源阻尼谐振抑制方法、系统、设备及介质，属于光伏并网技术领域。在传统有源阻尼方法的基础上，建立了基于电容电流和逆变器侧电流的双反馈有源阻尼谐振抑制模型，电容电流反馈抑制谐振峰，逆变器侧电流反馈改变系统低频特性，并通过实时调整反馈量，提高了输出电能质量，实现了有效抑制光伏并网逆变系统可能造成的谐振同时，保证了系统的低频特性。证了系统的低频特性。证了系统的低频特性。

【技术实现步骤摘要】
光伏并网系统有源阻尼谐振抑制方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及光伏并网
，特别是涉及一种光伏并网系统有源阻尼谐振抑制方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着光伏渗透率的不断提高，其并网系统中包含大量电力电子设备，会产生大量谐波，对电网的安全稳定和电能质量等也带来了不小的挑战。在近几年的实际运行中，光伏渗透率高的地区，集群谐振的现象频频发生，在并网逆变器自身保护和电网保护的参与下，很可能会引起并网逆变器的无故跳闸，降低了光伏发电系统并网发电能力和对用户供电的可靠性。
[0003]为了减小振荡造成的危害，国内外学者进行了大量的研究，主要是从LCL滤波器参数的设计以及逆变器控制方式上进行优化。最初的谐振抑制方法为无源阻尼谐振抑制，这种方法通过在LCL滤波器上的电感和电容中并联或串联电阻，直接增加系统实际的电阻，从而减小谐振风险。这种方法操作简单，不改变逆变器控制结构，但是由于加入了实际电阻，而造成功率损耗，在大容量光伏并网系统中这种损耗往往不可忽略。为了克服这一缺陷，有源阻尼谐振抑制方法应运而生，有源阻尼抑制法通过改变和优化逆变器控制结构来抑制谐振，相当于在并网逆变器控制系统中加入虚拟阻抗。这种方法与无源阻尼法相比，降低了系统功率损耗，提高了工作效率，但直接引入的虚拟电阻，在抑制高次谐波谐振的同时，也会引起工频基波电流分量的变化，进而影响对并网功率的跟踪精度，降低光伏并网系统输出的电能质量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种光伏并网系统有源阻尼谐振抑制方法、系统、设备及介质，可有效抑制光伏并网逆变系统可能造成的谐振，并同时保证系统的低频特性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种光伏并网系统有源阻尼谐振抑制方法，包括：
[0007]确定光伏并网系统中的LCL滤波器参数和逆变器电流内环控制参数；
[0008]根据LCL滤波器参数和逆变器电流内环控制参数，结合基于滤波电容电流反馈的有源阻尼法和基于逆变器侧电感电流反馈的有源阻尼法，建立双反馈有源阻尼谐振抑制模型，同时确定双反馈有源阻尼谐振抑制模型的开环传递函数；
[0009]基于所述开环传递函数，制定非理想电网反馈量调整策略；
[0010]当电网阻抗发生变化时，利用所述非理想电网反馈量调整策略实时调整反馈量；
[0011]根据实时调整后的反馈量，利用双反馈有源阻尼谐振抑制模型进行逆变器电流内环控制。
[0012]可选地，确定光伏并网系统中的LCL滤波器参数，具体包括：
[0013]确定LCL逆变器系统的阻尼比ξ的取值范围；
[0014]依据公式和确定逆变器侧电感L1的取值范围；式中，L
1min
为逆变器侧电感L1的最小取值，V1为逆变器侧输出电压基波有效值，T
sw
为SPWM逆变器载波周期，λ
c_L1
为电感的纹波系数，I1为额定电流输出时逆变器侧电感电流基波有效值；L
1max
为逆变器侧电感L1的最大取值，ω
g
为基波角频率，V
C
为电容电压基波有效值，λ
v_L1
为L1两端压降基波有效值与电容电压有效值之比，V
g
为电网侧电压；
[0015]利用公式确定滤波电容最大取值C
max
；式中，P
o
为逆变器额定输出有功功率，λ
C
为滤波电容C吸收的无功功率与P
o
的比值；
[0016]根据逆变器侧电感L1和电网侧滤波电感L2的比值K的取值范围，以及逆变器侧电感L1的取值范围，利用公式确定电网侧滤波电感L2的取值范围；
[0017]根据逆变器侧电感L1的取值范围、滤波电容最大取值C
max
和电网侧滤波电感L2的取值范围，利用公式确定逆变器侧电感L1的取值、滤波电容的取值和电网侧滤波电感L2的取值，使得阻尼比ξ的值满足阻尼比ξ的取值范围。
[0018]可选地，确定光伏并网系统中的逆变器电流内环控制参数，具体包括：
[0019]选取准PR控制器作为逆变器电流内环控制的控制器；
[0020]依据公式ω
c
＝d
·
π，确定剪切角频率ω
c
的取值；式中，d为电网允许波动的范围；
[0021]利用公式和确定比例系数K
p
的取值；式中，ω
l
为系统开环传递函数的截止频率，V
dc
为逆变器输入侧电压，f
s
和f
g
分别为逆变器开关频率和电网基波频率；
[0022]在已确定的比例系数K
p
的取值基础上逐渐增大取值，将不改变截止频率和相位稳定裕量情况下的最大取值作为比例系数K
p
的最终取值；
[0023]根据比例系数K
p
的最终取值，利用公式K
r
＝20K
p
，确定积分系数K
r
的取值；
[0024]在已确定的积分系数K
r
的取值基础上逐渐增大取值，将满足并网电流质量合格的最大取值作为积分系数K
r
的最终取值。
[0025]可选地，所述开环传递函数为
[0026][0027]式中，G
o
(s)为开环传递函数，G
c
为电流控制器，K
pwm
为PWM逆变器产生的增益，G1、G2分别为逆变器侧电流与电容电流的反馈量，s为复数。
[0028]可选地，所述非理想电网反馈量调整策略，具体包括：
[0029]获取电网阻抗发生变化时的系统电感值L
g
；
[0030]将系统电感值L
g
与LCL滤波器电网侧电感L2合并，作为新的LCL滤波器电网侧电感；
[0031]根据公式与调整电容电流的反馈量G2；式中，R
c
为与滤波器电容C并联的电阻；
[0032]判断基波相位滞后量是否超过阈值δ，获得判断结果；
[0033]若所述判断结果表示是，则模拟出不同取值时，相频关系曲线与
‑
90
°
交点频率的幂函数关系曲线；
[0034]在所述幂函数关系曲线上确定调整后的电容电流的反馈量所对应的逆变器侧电流的反馈量，作为调整后的逆变器侧电流的反馈量；
[0035]若所述判断结果表示否，则完成反馈量的调整，结束。
[0036]可选地，所述基波相位滞后量的确定方法为：
[0037]根据调整后的电容电流的反馈量，获得新的开环传递函数；
[0038]绘制新的开环传递函数的相频特性曲线；
[0039]绘制无控制时传递函数的相频特性曲线；式中，G
LCL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏并网系统有源阻尼谐振抑制方法，其特征在于，包括：确定光伏并网系统中的LCL滤波器参数和逆变器电流内环控制参数；根据LCL滤波器参数和逆变器电流内环控制参数，结合基于滤波电容电流反馈的有源阻尼法和基于逆变器侧电感电流反馈的有源阻尼法，建立双反馈有源阻尼谐振抑制模型，同时确定双反馈有源阻尼谐振抑制模型的开环传递函数；基于所述开环传递函数，制定非理想电网反馈量调整策略；当电网阻抗发生变化时，利用所述非理想电网反馈量调整策略实时调整反馈量；根据实时调整后的反馈量，利用双反馈有源阻尼谐振抑制模型进行逆变器电流内环控制。2.根据权利要求1所述的光伏并网系统有源阻尼谐振抑制方法，其特征在于，确定光伏并网系统中的LCL滤波器参数，具体包括：确定LCL逆变器系统的阻尼比ξ的取值范围；依据公式和确定逆变器侧电感L1的取值范围；式中，L
1min
为逆变器侧电感L1的最小取值，V1为逆变器侧输出电压基波有效值，T
sw
为SPWM逆变器载波周期，为电感的纹波系数，I1为额定电流输出时逆变器侧电感电流基波有效值；L
1max
为逆变器侧电感L1的最大取值，ω
g
为基波角频率，V
C
为电容电压基波有效值，为L1两端压降基波有效值与电容电压有效值之比，V
g
为电网侧电压；利用公式确定滤波电容最大取值C
max
；式中，P
o
为逆变器额定输出有功功率，λ
C
为滤波电容C吸收的无功功率与P
o
的比值；根据逆变器侧电感L1和电网侧滤波电感L2的比值K的取值范围，以及逆变器侧电感L1的取值范围，利用公式确定电网侧滤波电感L2的取值范围；根据逆变器侧电感L1的取值范围、滤波电容最大取值C
max
和电网侧滤波电感L2的取值范围，利用公式确定逆变器侧电感L1的取值、滤波电容的取值和电网侧滤波电感L2的取值，使得阻尼比ξ的值满足阻尼比ξ的取值范围。3.根据权利要求2所述的光伏并网系统有源阻尼谐振抑制方法，其特征在于，确定光伏并网系统中的逆变器电流内环控制参数，具体包括：选取准PR控制器作为逆变器电流内环控制的控制器；依据公式ω
c
＝d
·
π，确定剪切角频率ω
c
的取值；式中，d为电网允许波动的范围；利用公式和确定比例系数K
p
的取值；式中，ω
l
为系统开环传递函数的截止频率，V
dc
为逆变器输入侧电压，f
s
和f
g
分别为逆变器开关频率和电网基波频率；在已确定的比例系数K
p
的取值基础上逐渐增大取值，将不改变截止频率和相位稳定裕量情况下的最大取值作为比例系数K
p
的最终取值；
根据比例系数K
p
的最终取值，利用公式K
r
＝20K
p...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗桂喜，王鑫，元亮，席晟哲，赵健，魏小钊，刘昊，胡誉蓉，党彬，张占营，张霄，孙浩然，闫娇，赵悠悠，崔哲芳，王远，郭明鹤，郑月松，王丽晔，郑惠瀛，朱全胜，马永星，刘自发，姚雨森，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：