抑制多新能源并网系统谐振的阻抗适配支路参数设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种抑制多新能源并网系统谐振的阻抗适配支路参数设计方法，涉及并网逆变器控制系统设计技术领域

【技术实现步骤摘要】
抑制多新能源并网系统谐振的阻抗适配支路参数设计方法


[0001]本专利技术涉及并网逆变器控制系统设计
，更具体地说涉及一种抑制多新能源并网系统谐振的阻抗适配支路参数设计方法
。

技术介绍

[0002]随着新能源的大力发展，多新能源并网系统伴随着在电力系统中电力电子设备的高比例接入，易导致宽频振荡现象，使得并网系统无法稳定运行
。
并网逆变器作为新能源并网发电的重要接口装置，在同样的滤波效果下，
LCL
型滤波器的成本与体积更小，但
LCL
型逆变器并网系统容易发生谐振失稳，需要对谐振尖峰进行阻尼
。
工程应用广泛的是基于电容电流比例反馈的有源阻尼方法，能虚拟电阻提供阻尼，比例反馈容易实现，且不引入额外的损耗
。
[0003]针对逆变器
‑
电网耦合系统的宽频振荡抑制问题，已有学者提出多新能源并网应用场景下的时间尺度上阻尼互济控制
(Damping Complementary Control
，
DCC)
策略，即利用新能源风光存在的互补特征，将光伏和风电逆变器在间歇阶段重塑为阻抗适配装置，综合抑制多新能源并网引发的宽频振荡现象
。
将切换工作模式的功率边界设为
10
％额定值，当逆变器功率大于
10
％额定值时，称为“额定工作模式
(mode1)”；反之逆变器功率低于
10
％额定值时，调整开关频率，逆变器转变为阻抗适配装置，能够在更宽的频段范围阻尼系统的振荡，称为“阻抗适配模式
(mode2)”。
采用阻尼互济控制策略的并网逆变器与采用电容电流反馈的有源阻尼
(Capacitor Current Feedback Active Damping
，
CCF
‑
AD)
控制策略的并网逆变器区别在于：
(1)
存在两种工作模式额定工作模式
(mode1)
和阻抗适配模式
(mode2)
，由于阻抗适配支路的存在，都有别于
CCF
‑
AD
控制的逆变器；
(2)mode1
模式对应于新能源主要发电单元，在额定功率时能正常运行，同时阻尼性有所提高；
(3)mode2
模式对应于低发或空载的新能源发电单元，基波功率小，开关频率提高，逆变器转变为阻抗适配装置，抑制逆变器与电网之间的谐振
。
[0004]阻抗适配支路中阻尼系数会影响虚拟阻抗的大小，进而影响系统稳定性和谐波阻尼效果，合理设计阻尼系数可以实现对谐振更好的抑制
。
但是，结合逆变器额定工作模式和阻抗适配模式的容量配置，对阻尼系数
R
v
进行理论设计的方法流程还不明确
。
为进一步解决离线阻尼系数的抑制能力有限的问题，阻尼系数设计的自适应方法有待提出
。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提供了一种抑制多新能源并网系统谐振的阻抗适配支路参数设计方法，本专利技术的专利技术目的在于进一步解决离线阻尼系数的抑制能力有限的问题
。
本专利技术结合阻尼幅值相位三维图，根据系统等效环路增益的奈奎斯特图，给出阻尼系数
R
v
理论设计方法的流程；根据
PCC
点电压
u
pcc
，通过控制算法提出阻抗适配支路阻尼系数
R
v
的自适应算法
。
[0006]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术是通过下述技术方案实现的
。
[0007]本专利技术提供了一种抑制多新能源并网系统谐振的阻抗适配支路参数设计方法，该方法包括以下步骤：
[0008]S1、
根据运行于额定工作模式和阻抗适配装置模式的逆变器输出阻抗表达式，绘制阻尼幅值相位的三维图，分析阻抗适配支路阻尼系数并初步选择
R
v
；
[0009]S2、
考虑两种工作模式的逆变器配置情况，根据初步选择的
R
v
，改变电网阻抗
Z
g
,
根据系统等效环路增益的奈奎斯特图分析系统稳定性，优化设计阻抗适配支路阻尼系数
R
v
；
[0010]S3、
根据
PCC
点电压
u
pcc
，通过控制器自适应选取阻抗适配支路的阻尼系数
R
v
，构成抑制多新能源并网系统谐振的阻抗适配支路阻尼系数
R
v
的自适应算法
。
[0011]进一步优选的，
S1
步骤中，基于阻尼互济理论，运行于额定工作模式和运行于阻抗适配装置模式的逆变器输出阻抗表达式为
[0012][0013]式中，
A
＝
3G
x1
(s)G
x2
(s)H
i2
G
NA
(s)
，
B
＝
G
NA
(s)(G
x1
(s)G
x2
(s)H
i2
)2；
[0014]G
x1
(s)
和
G
x2
(s)
对应于控制框图简化后前向通道的两个环节；
[0015][0016][0017]其中，
L1和
L2分别为
LCL
型单相逆变器并网系统中逆变侧电感和网侧电感，
C
为滤波电容，
H
i1
和
H
i2
分别为电容电流反馈系数和并网电流采样系数，
G
i
(s)
为电流调节器，
G
d
(s)
为延时环节，
K
PWM
为调制波到逆变器输出电压的传递函数，
G
NA
(s)
为陷波器环节，
R
v
为虚拟阻尼系数，
s
表示拉普拉斯算子，
f
sw
表示逆变器开关频率
。
[0018]更进一步优选的，
S1
步骤中，根据
L1、L2、C、H
i1
、H
i2
、K
PWM
和电流调节器参数等初始参数，带入逆变器输出阻抗
Z
DCC
(s)
表达式中得到两种工作模式下的逆变器输出阻抗
Z
mode1
(R
v
,s)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
抑制多新能源并网系统谐振的阻抗适配支路参数设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，
S1、
根据运行于额定工作模式和阻抗适配装置模式的逆变器输出阻抗表达式，绘制阻尼幅值相位的三维图，分析阻抗适配支路阻尼系数并初步选择
R
v
；
S2、
考虑两种工作模式的逆变器配置情况，根据初步选择的
R
v
，改变电网阻抗
Z
g
,
根据系统等效环路增益的奈奎斯特图分析系统稳定性，优化设计阻抗适配支路阻尼系数
R
v
；
S3、
根据
PCC
点电压
u
pcc
，通过控制器自适应选取阻抗适配支路的阻尼系数
R
v
，构成抑制多新能源并网系统谐振的阻抗适配支路阻尼系数
R
v
的自适应算法
。2.
如权利要求1所述的抑制多新能源并网系统谐振的阻抗适配支路参数设计方法，其特征在于：
S1
步骤中，基于阻尼互济理论，运行于额定工作模式和运行于阻抗适配装置模式的逆变器输出阻抗表达式为式中，
A
＝
3G
x1
(s)G
x2
(s)H
i2
G
NA
(s)
，
B
＝
G
NA
(s)(G
x1
(s)G
x2
(s)H
i2
)2；
G
x1
(s)
和
G
x2
(s)
对应于控制框图简化后前向通道的两个环节；对应于控制框图简化后前向通道的两个环节；其中，
L1和
L2分别为
LCL
型单相逆变器并网系统中逆变侧电感和网侧电感，
C
为滤波电容，
H
i1
和
H
i2
分别为电容电流反馈系数和并网电流采样系数，
G
i
(s)
为电流调节器，
G
d
(s)
为延时环节，
K
PWM
为调制波到逆变器输出电压的传递函数，
G
NA
(s)
为陷波器环节，
R
v
为虚拟阻尼系数，
s
表示拉普拉斯算子，
f
sw
表示逆变器开关频率
。3.
如权利要求2所述的抑制多新能源并网系统谐振的阻抗适配支路参数设计方法，其特征在于：
S2
步骤中，
S2
步骤中，根据
L1、L2、C、H
i1
、H
i2
、K
PWM
和电流调节器参数等初始参数，带入逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琪，曹斌，王立强，原帅，陶军，阿敏夫，慕腾，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司，
类型：发明
国别省市：