【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统配电网，具体涉及一种基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法。
技术介绍
1、为更好实现“双碳”目标，我国正处于能源转型的关键时期，大力开发利用清洁的可再生能源将成为必然选择。太阳能具备资源条件稳定、能量效益高等优势，已成为新能源发展的重要方向。随着光伏发电系统向大型化、规模化方向发展，光伏逆变器等电力电子器件与传统配电网间的交互愈发密切，光伏逆变器控制的高度非线性特征导致互联系统的谐波特性更加复杂，若配电网电压存在较大扰动则极易引发电流谐振现象，导致电能质量恶化加剧。目前，光伏并网系统的谐波安全问题已成为行业关注的焦点。因此，在保证太阳能光伏系统稳定性的前提下，亟需解决配电网电压畸变对光伏逆变器并网电流的谐波放大问题。
2、目前，已有大量文献从阻抗分析法的角度提高单个光伏逆变器与配电网阻抗的匹配程度，改善系统阻尼，以消除某些频率处的谐波电流放大现象。现有方法主要分为两类，即控制器谐波补偿方案和常规电压前馈方案。在控制器谐波补偿方法中，通常将比例谐振补偿器添加到电流控制的传递函数中以抑制所期望频次的电流谐波，其原理是增大所抑制频率处的光伏逆变器的阻抗，降低该频次电压扰动下的谐波电流响应；但该方案存在较大缺陷：如果目标谐波的频率接近或超过电流环本身环路增益的截止频率，则系统的稳定裕度降低，会出现振荡现象，反而不利于谐波电流的抑制。而传统电压前馈方案一般对稳定裕度的影响程度较低，传统前馈环节的作用是使光伏逆变器的等效阻抗(从公共连接点来看)无穷大，这样可将配电网电压谐波对光伏逆变器输出电流的影响降
3、因此，如何在多个光伏逆变器同时接入配电网的场景下简单、有效地抑制并网的谐波电流，也成为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种仅需对单台光伏逆变器增设前馈负导纳环节就可以在多个光伏逆变器同时接入配电网的场景下简单、有效地抑制并网的谐波电流的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，包括配电网和多个光伏发电单元，所述光伏发电单元包括光伏逆变器，建立多个光伏发电单元并联接入配电网的等效诺顿模型，通过对其中一个光伏发电单元增设前馈增益f(s)以引入前馈负导纳值yfk(s)，使得等效诺顿模型中光伏逆变器侧导纳为0，以实现对配电网谐波电流的抑制。
4、优选的，包括以下步骤：
5、步骤1)建立一个光伏发电单元接入配电网的数学模型；
6、步骤2)根据各光伏发电单元间的电气联络关系，建立多个光伏发电单元并联接入配电网的等效诺顿模型；
7、步骤3)给出其中一个光伏发电单元通过增设前馈增益f(s)以引入前馈负导纳值yfk(s)开展谐波抑制的基本原理，并改进步骤2)中的等效诺顿模型；
8、步骤4)计算前馈增益f(s)和前馈负导纳值yfk(s)，并开展稳定性判断。
9、优选的，还包括步骤5)，在配电网与多个光伏发电单元的公共连接点处注入多频次谐波电压，验证增设前馈增益f(s)以引入前馈负导纳值yfk(s)后的谐波电流的抑制效果。
10、优选的，步骤1)中，建立一个光伏发电单元接入配电网的数学模型时，考虑光伏逆变器的控制与延时环节，且建模过程包括控制电路和lcl滤波电路两部分。
11、优选的，步骤1)中包括以下步骤：
12、步骤1.1)光伏逆变器采用基于比例谐振控制器gc(s)的电流环控制，以实现工频交流电流的无差跟踪，其表达式为：
13、
14、式中：kp为比例谐振控制器的比例增益，kr为比例谐振控制器的谐振增益，ωd为比例谐振控制器的阻尼因子，ω0为比例谐振控制器的工频角频率；s为拉普拉斯算子；
15、步骤1.2)考虑光伏逆变器的控制延时gd(s)与调制环节ginv(s)，完善控制信号的流通路径，其中，
16、ginv(s)＝m0vdc
17、式中，fs为光伏逆变器的采样频率，m0为调制比，vdc为光伏逆变器直流侧等效电压；
18、步骤1.3)分段建立lcl滤波电路的数学模型，其中，
19、
20、式中，其中gi(s)为光伏逆变器侧导纳，gm(s)为lcl滤波器支路阻抗，gg(s)为配电网侧导纳的传递函数，l1为光伏逆变器侧电感，r1为光伏逆变器侧电阻，l2为配电网侧电感，r2为配电网侧电阻，c为滤波电容，rc为无源阻尼电阻。
21、优选的，步骤2)中包括以下步骤：
22、步骤2.1)利用梅森公式推导单个光伏发电单元输出电流ig(s)和等效导纳y0(s)的关系：
23、ig(s)＝ip(s)-y0(s)vpcc(s)
24、
25、式中：ip(s)为单个光伏发电单元的固有短路电流，y0(s)为单个光伏发电单元在小扰动下的等效导纳，vpcc(s)为该光伏发电单元与配电网的公共连接点处的电压；
26、步骤2.2)基于诺顿等效原理，将单个光伏发电单元的固有短路电流ip(s)与等效导纳y0(s)并联组成单个光伏发电单元诺顿等效模型并与配电网的公共连接点处的电压和导纳进行连接；
27、步骤2.3)由单个光伏发电单元拓展成多个，将多个光伏发电单元的等效诺顿模型在配电网公共点处进行并联处理，使得所有光伏发电单元的谐波电流均经公共连接点处汇集到配电网侧。
28、优选的，步骤3)中，根据步骤2)中建立的多个光伏发电单元接入配电网的等效诺顿模型，给出小扰动下总的并网电流表达式如下：
29、
30、式中：δigsum(s)为多个光伏发电单元并网扰动电流之和，ipm(s)为第m个光伏发电单元的固有短路电流，y0m(s)为第m个光伏发电单元在小扰动下的等效导纳，δvpcc(s)为公共连接点处的电压扰动，n为光伏发电单元的总个数，a和b分别为基于等效诺顿模型得出的并网电流不同组成成分，a项表示多个光伏发电单元的固有短路电流之和，为多个光伏发电单元的固有参数，b项为多个光伏发电单元输出导纳的小扰动参与项；
31、通过对第k个光伏发电单元引入前馈增益f(s)，其效果等效于在系统中加设并联的前馈负导纳值yfk(s)，当该前馈负导纳值yfk(s)与多个光伏发电单元的等效导纳相同以实现对消时，b项整体数值至零，多个光伏发电单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，包括配电网和多个光伏发电单元，所述光伏发电单元包括光伏逆变器，建立多个光伏发电单元并联接入配电网的等效诺顿模型，通过对其中一个光伏发电单元增设前馈增益F(s)以引入前馈负导纳值Yfk(s)，使得等效诺顿模型中光伏逆变器侧导纳为0，以实现对配电网谐波电流的抑制。
2.根据权利要求1所述的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，还包括步骤5)，在配电网与多个光伏发电单元的公共连接点处注入多频次谐波电压，验证增设前馈增益F(s)以引入前馈负导纳值Yfk(s)后的谐波电流的抑制效果。
4.根据权利要求2所述的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，步骤1)中，建立一个光伏发电单元接入配电网的数学模型时，考虑光伏逆变器的控制与延时环节，且建模过程包括控制电路和LCL滤波电路两部分。
5.根据权利要求4所述的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特
6.根据权利要求5所述的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，步骤2)中包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，步骤3)中，根据步骤2)中建立的多个光伏发电单元接入配电网的等效诺顿模型，给出小扰动下总的并网电流表达式如下：
8.根据权利要求7所述的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，步骤4)中，选取第k个光伏发电单元增设前馈增益F(s)，求解增设前馈增益F(s)后引入的前馈负导纳值Yfk(s)与第k个光伏发电单元的等效导纳Y0k(s)表达式如下：
9.根据权利要求8所述的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，步骤5)中包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，包括配电网和多个光伏发电单元，所述光伏发电单元包括光伏逆变器，建立多个光伏发电单元并联接入配电网的等效诺顿模型，通过对其中一个光伏发电单元增设前馈增益f(s)以引入前馈负导纳值yfk(s)，使得等效诺顿模型中光伏逆变器侧导纳为0，以实现对配电网谐波电流的抑制。
2.根据权利要求1所述的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，还包括步骤5)，在配电网与多个光伏发电单元的公共连接点处注入多频次谐波电压，验证增设前馈增益f(s)以引入前馈负导纳值yfk(s)后的谐波电流的抑制效果。
4.根据权利要求2所述的基于前馈负导纳控制的配电网谐波电流抑制方法，其特征在于，步骤1)中，建立一个光伏发电单元接入配电网的数学模型时，考虑光伏逆变器的控制与延时环节，且...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，张盛，沈倩倩，俞凌天，赵策，项阳，谭冰雪，胡翔，
申请(专利权)人：杭州市电力设计院有限公司余杭分公司，
类型：发明
国别省市：
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