【技术实现步骤摘要】
一种并网逆变器多模型控制方法
[0001]本专利技术属于新能源发电并网逆变器控制
，尤其是涉及一种并网逆变器多模型控制方法
。
技术介绍
[0002]电流控制模式并网逆变器由于发电效率高
、
并网电能质量好得到了广泛应用
。
然而，由于新能源的随机性和波动性，其输出功率不断变化，导致等效电网阻抗不断变化，从而使电网呈现短路比
SCR
大幅波动的弱电网状态
。
近年来，电流控制模式并网逆变器与弱电网阻抗之间复杂的动态交互作用，已经引起了一系列谐振和不稳定问题
。
电压控制模式并网逆变器能够模拟同步发电机外特性，给电网提供有益支撑，有效提升了弱电网下并网系统的稳定裕度，但其在强电网中稳定裕度较低，存在不稳定风险
。
[0003]另一方面，为了补偿等效电网阻抗导致的末端压降，提高新能源的远距离输电能力，输电线路可能接入一定的串补设备
。
串补设备主要呈容性，对等效电网阻抗的低频段有大幅影响，更增加了电网阻抗的不确定性，并引起了次同步振荡等新的不稳定问题
。
上述复杂的电网状态，对新能源发电系统稳定
、
高效运行带来了极大挑战
。
无论是电压控制模式还是电流控制模式并网逆变器都无法在电网阻抗大幅变化时宽范围稳定运行
。
[0004]针对复杂电网条件下并网逆变器的稳定性问题，已有多篇学术论文进行了研究，例如：1）文献“考虑锁相环影响的
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种并网逆变器多模型控制方法，应用该方法的并网逆变器的拓扑包括直流侧电源
、
三相全桥逆变电路
、LC
滤波器
、
电网阻抗和三相电网，所述三相全桥逆变电路
、LC
滤波器
、
电网阻抗依顺序串联后接入三相电网；所述
LC
滤波器包括滤波电感
、
滤波电容和阻尼电阻；其特征在于，所述控制方法的具体步骤如下：步骤1，分别采样滤波电容三相电压
u
pcca
,u
pccb
,u
pccc
，采样滤波电感三相电流
i
ga
,i
gb
,i
gc
；步骤2，设置并网逆变器运行在无附加阻尼电流控制模式；步骤3，持续计算得到滤波电容电压串补谐波有效值
V
HarRms1
和滤波电容电压弱网谐波有效值
V
HarRms2
；步骤4，将系统短路容量比记为
SCR
，启动系统短路容量比
SCR
估算法；具体步骤如下：步骤
4.1
，设置系统短路容量比切换边界为
S
m
，设置滤波电容电压弱网谐波有效值限值为
V
Limit2
；记无附加阻尼电流控制模式电流控制
PI
调节器比例系数为
k
p_cc
；记无附加阻尼电流控制模式电流控制
PI
调节器比例系数切换边界为
k
p_cc_m
，具体为系统短路容量比
SCR=S
m
情况下，能使
V
HarRms2
=V
Limit2
的电流控制
PI
调节器比例系数；步骤
4.2
，设置
k
p_cc
初始值
k
p_cc_0
，并持续增加
k
p_cc
，激发滤波电容电压谐波；直至
V
HarRms2
=V
Limit2
，停止增加
k
p_cc
；记录此时
k
p_cc
并记为无附加阻尼电流控制模式电流控制
PI
调节器比例系数探测值
k
p_cc_n
；步骤
4.3
，做如下判断：当
k
p_cc_n
＜
k
p_cc_m
时，则当前系统短路容量比
SCR
＜
S
m
；当
k
p_cc_n
=k
p_cc_m
时，则当前系统短路容量比
SCR=S
m
；当
k
p_cc_n
＞
k
p_cc_m
时，则当前系统短路容量比
SCR
＞
S
m
；步骤
4.4
，将无附加阻尼电流控制模式电流控制
PI
调节器比例系数
k
p_cc
恢复至初始值
k
p_cc_0
；步骤5，将系统串补度记为
K
c
，启动系统串补度
K
c
估计算法，具体步骤如下：步骤
5.1
，设置系统串补度切换边界为
C
m
；设置滤波电容电压串补谐波有效值限值为
V
Limit1
，记无附加阻尼电流控制模式锁相环带宽为
f
bw_PLL
；记无附加阻尼电流控制模式锁相环带宽切换边界为
f
bw_PLL_m
，具体为系统串补度
K
c
=C
m
情况下，能使
V
HarRms1
=V
Limit1
的锁相环带宽；步骤
5.2
，设置
f
bw_PLL
初始值
f
bw_PLL_0
，并持续增加
f
bw_PLL
，激发滤波电容电压谐波；直至
V
HarRms1
=V
Limit1
，停止增加
f
bw_PLL
；记录此时
f
bw_PLL
并记为无附加阻尼电流控制模式锁相环带宽探测值
f
bw_PLL_n
；步骤
5.3
，做如下判断：当
f
bw_PLL_n
＜
f
bw_PLL_m
时，则当前系统串补度
K
c
＞
C
m
；当
f
bw_PLL_n
=f
bw_PLL_m
时，则当前系统串补度
K
c
=C
m
；当
f
bw_PLL_n
＞
f
bw_PLL_m
时，则当前系统串补度
K
c
＜
C
m
；步骤
5.4
，将无附加阻尼电流控制模式锁相环带宽
f
bw_PLL
恢复至初始值
f
bw_PLL_0
；步骤6，对系统短路容量比
SCR
进行如下判断：若
SCR≤S
m
，并网逆变器切换至电压控制模式，并结束本控制流程；
若
SCR
＞
S
m
，进入步骤7；步骤7，对系统串补度
K
c
进行如下判断：若
K
c
＞
C
m
，并网逆变器切换至附加阻尼电流控制模式，并结束本控制流程；若
K
c
≤C
m
，并网逆变器保持运行在无附加阻尼电流控制模式，并结束本控制流程
。2.
根据权利要求1所述的一种并网逆变器多模型控制方法，其特征在于，步骤2所述的无附加阻尼电流控制模式的实现过程如下：步骤
2.1
，根据步骤1采样得到的滤波电容三相电压
u
pcca
,u
pccb
,u
pccc
，经三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换，得到无附加阻尼电流控制模式滤波电容
dq
轴电压
u
pccd1
,u
pccq1
；将
u
pccq1
经过锁相环得到无附加阻尼电流控制模式滤波电容电压相角
θ
PLL
，其锁相计算式为：其中，
ω
n
为系统额定角频率，
k
p_PLL
为无附加阻尼电流控制模式锁相环
PI
调节器比例调节系数，
k
i_PLL
为无附加阻尼电流控制模式锁相环
PI
调节器积分调节系数；步骤
2.2
，根据步骤
2.1
得到的无附加阻尼电流控制模式滤波电容电压相角
θ
PLL
，经三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程，将滤波电感三相电流
i
ga
,i
gb
,i
gc
转化为无附加阻尼电流控制模式滤波电感
dq
轴电流
i
gd1
,i
gq1
；步骤
2.3
，设置无附加阻尼电流控制模式电流指令信号为
i
dref1
,i
qref1
，并根据步骤
2.2
得到的无附加阻尼电流控制模式滤波电感
dq
轴电流
i
gd1
,i
gq1
，通过无附加阻尼电流控制模式电流闭环控制方程得到无附加阻尼电流控制模式
dq
轴控制信号
u
d1
,u
q1
；无附加阻尼电流控制模式电流闭环控制方程如下：其中，
k
p_cc
为无附加阻尼电流控制模式电流控制
PI
调节器比例系数，
k
i_cc
为无附加阻尼电流控制模式电流控制
PI
调节器积分系数；步骤
2.4
，根据步骤
2.1
得到的无附加阻尼电流控制模式滤波电容电压相角
θ
PLL
，以及步骤
2.3
得到的无附加阻尼电流控制模式
dq
轴控制信号
u
d1
,u
q1
，经过两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，得到静止坐标系下无附加阻尼电流控制模式三相控制信号
u
a1
,u
b1
,u
c1
；步骤
2.5
，根据步骤
2.4
得到的静止坐标系下无附加阻尼电流控制模式三相控制信号
u
a1
,u
b1
,u
c1
，通过
SVPWM
调制生成并网逆变器功率器件的开关信号，经过驱动保护电路控制三相全桥并网逆变器功率器件的开通和关断
。3.
根据权利要求1所述的一种并网逆变器多模型控制方法，其特征在于，步骤3的实现过程如下：预先设定一个谐波有效值计算间隔时间
T
onecycle
，谐波有效值计算间隔时间
T
onecycle
到，启动一轮谐波有效值计算，计算滤波电容电压串补谐波有效值
V
HarRms1
和滤波电容电压弱网谐波有效值
V
HarRms2
；步骤
3.1
，使用低通滤波器
G
L
(s)
和带通滤波器
G
B
(s)
处理滤波电容
A
相电压
u
pcca
，得到滤波电容
A
相低通电压
u
pcca_L
和滤波电容
A
相带通电压
u
pcca_B
；
使用低通滤波器
G
L
(s)
和带通滤波器
G
B
(s)
处理滤波电容
A
相电压的方程如下：其中，
T
filter
为低通滤波器时间常数，
ω
B2
为带通滤波器右频率点，
ω
B1
为带通滤波器左频率点，
s
为拉普拉斯算子；步骤
3.2
，记并网逆变器采样周期为
T
s
，每个采样周期内持续记录步骤
3.1
中得到的滤波电容
A
相低通电压
u
pcca_L
和滤波电容
A
相带通电压
u
pcca_B
，记谐波有效值计算间隔...
【专利技术属性】
技术研发人员：张兴，韩峰，战祥对，肖宇，付新鑫，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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