CN115425864B - 集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法、装置及设备 - Google Patents

集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法、装置及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN115425864B
CN115425864B CN202211148460.XA CN202211148460A CN115425864B CN 115425864 B CN115425864 B CN 115425864B CN 202211148460 A CN202211148460 A CN 202211148460A CN 115425864 B CN115425864 B CN 115425864B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grid
inverter
resonance
virtual
pcc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211148460.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN115425864A (zh
Inventor
姜云龙
史明明
司鑫尧
张宸宇
杨景刚
袁晓冬
葛雪峰
刘瑞煌
缪惠宇
肖小龙
苏伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority to CN202211148460.XA priority Critical patent/CN115425864B/zh
Publication of CN115425864A publication Critical patent/CN115425864A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115425864B publication Critical patent/CN115425864B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/002—Flicker reduction, e.g. compensation of flicker introduced by non-linear load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法、装置及设备，包括如下步骤：在PCC处并联一集成有源阻尼器功能的并网逆变器，有源阻尼器为电容电流反馈策略；在电网正常时，并网逆变器与电网正常并网，有源阻尼器生成电容电流与并网逆变器的并网电流共同注入PCC；在弱电网时，并网逆变器获取电网谐振参数，内部生成虚拟电阻，通过电网谐振参数和虚拟电阻，生成虚拟电阻谐振电流，将虚拟电阻谐振电流、并网电流和电容电流共同注入PCC，对PCC谐振进行抑制。本发明中，避免了对PCC上接入的每台逆变器进行升级改造也能对PCC的谐振进行整体抑制的功能，提高了通用性，大大减少成本。

Description

集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法、装置及设备
技术领域
本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法、装置及设备。
背景技术
近年来，可再生能源发电技术广受关注，并网逆变器作为可再生能源发电单元与公共电网之间的接口，其主要作用是向电网注入稳定且高质量的电流。在某些场合下，逆变器与电网之间的传输线路很长，这时电网阻抗不可忽略，***呈现弱电网特性。其特点如下：电网存在不能忽略的阻抗，且阻抗值会波动，由于电网阻抗的存在，PCC（Point ofCommon Coupling，公共耦合点）电压发生畸变，严重影响并网逆变器的控制性能，甚至出现不稳定的现象。
现有技术中，通常在一个并网逆变器上与PCC并联处额外增加一个电力电子变换器，来模拟电阻特性作为阻尼装置，这种变换器也被成为有源阻尼器，这种有源阻尼器能够解决单一逆变器的LCL稳定性问题。
在弱电网下，并网逆变器在宽频率段内都存在谐波谐振的稳定性问题，如入网电流发生畸变，入网功率发生振荡，严重时甚至使整个逆变器不能稳定运行而被保护装置从电网中切除。即使逆变器本身是稳定的，当电网阻抗扰动时，仍然可能导致并网逆变器和电网之间发生严重的谐振。当并网***中存在多台逆变器时，对并网逆变器控制策略的优化方案需要对并网逆变器***中每台逆变器进行升级改造或者替换，带来的成本过大，通用性差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提供了一种集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法、装置及设备，从而有效解决背景技术中的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法，包括如下步骤：
在PCC处并联一集成有源阻尼器功能的并网逆变器，所述有源阻尼器为电容电流反馈策略；
在电网正常时，所述并网逆变器与电网正常并网，所述有源阻尼器生成电容电流与所述并网逆变器的并网电流共同注入PCC；
在弱电网时，所述并网逆变器获取电网谐振参数，内部生成虚拟电阻，通过所述电网谐振参数和所述虚拟电阻，生成虚拟电阻谐振电流，将所述虚拟电阻谐振电流、并网电流和电容电流共同注入PCC，对PCC谐振进行抑制。
进一步地，所述获取电网谐振参数时，先获取PCC处电压；
通过陷波器对所述电压中基波和低次谐波进行滤除，得到谐振电压。
进一步地，所述虚拟电阻的阻值根据所述谐振电压进行自适应调节。
进一步地，所述虚拟电阻阻值自适应调节包括：
先将谐振电压求平方；
再通过一阶低通滤波器滤除其脉动分量，得到方均值；
将所述方均值和一个预设阈值比较送入PI调节器；
经过限制幅环节得到虚拟阻值的倒数。
进一步地，在生成虚拟电阻谐振电流后，先对其进行补偿增益，以使在逆变器开关频率低时所述虚拟电阻的阻抗在目标阻尼频段仍为纯电阻特性。
进一步地，在对所述虚拟电阻谐振电流进行补偿增益时，将所述虚拟电阻谐振电流乘以
Figure SMS_1
，所述/>
Figure SMS_2
为：
Figure SMS_3
其中，
Figure SMS_4
为离散化后的传递函数，/>
Figure SMS_5
和/>
Figure SMS_6
分别为并网逆变器的逆变侧电感和网侧电感，/>
Figure SMS_7
为比例系数，/>
Figure SMS_8
为采样周期。
进一步地，所述
Figure SMS_9
为非理想GI的传递函数/>
Figure SMS_10
经FOH离散化后的传递函数，/>
Figure SMS_11
为：
Figure SMS_12
；
其中，
Figure SMS_13
为截止角频率，/>
Figure SMS_14
为最大增益点处的角频率。
本发明中还包括一种集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法装置，包括并网逆变器，所述并网逆变器并联在PCC处，所述并网逆变器集成有有源阻尼器，所述有源阻尼器为电容电流反馈策略，所述并网逆变器运行时使用如上述的PCC谐波抑制方法。
本发明中还包括一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述的方法。
本发明中还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。
本发明的有益效果为：本发明通过在PCC处并联一个集成了有源阻尼器功能的并网逆变器，且有源阻尼器为电容电流反馈策略，此并网逆变器在电网正常时作为普通的并网逆变器接入PCC，在弱电网时，将这个并网逆变器整体作为有源阻尼接入PCC，生成虚拟电阻，并生成虚拟电阻谐振电流，从而在并网逆变器上实现虚拟电阻阻抗，对PCC的谐振进行抑制，避免了对PCC上接入的每台逆变器进行升级改造也能对PCC的谐振进行整体抑制的功能，提高了通用性，大大减少成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中方法的流程图；
图2为实施例2中在PCC处并联一集成有源阻尼器的LCL型并网逆变器***的拓扑结构图；
图3为实施例2中逆变器A的控制框图；
图4为实施例2中附加有源阻尼器功能的并网逆变器控制框图；
图5为图2中的典型端口等效电路图；
图6为电流开环伯德图；
图7为非理想GI伯德图；
图8为考虑延时环节后虚拟电阻阻抗伯德图；
图9为弱电网下逆变器A并网电流以及PCC点电压实验波形图；
图10为弱电网下采用本文补偿方法逆变器B的并网电流以及PCC点电压实验波形图；
图11为计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
如图1所示：一种集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法，包括如下步骤：
在PCC处并联一集成有源阻尼器功能的并网逆变器，有源阻尼器为电容电流反馈策略；
在电网正常时，并网逆变器与电网正常并网，有源阻尼器生成电容电流与并网逆变器的并网电流共同注入PCC；
在弱电网时，并网逆变器获取电网谐振参数，内部生成虚拟电阻，通过电网谐振参数和虚拟电阻，生成虚拟电阻谐振电流，将虚拟电阻谐振电流、并网电流和电容电流共同注入PCC，对PCC谐振进行抑制。
通过在PCC处并联一个集成了有源阻尼器功能的并网逆变器，且有源阻尼器为电容电流反馈策略，此并网逆变器在电网正常时作为普通的并网逆变器接入PCC，在弱电网时，将这个并网逆变器整体作为有源阻尼接入PCC，生成虚拟电阻，并生成虚拟电阻谐振电流，从而在并网逆变器上实现虚拟电阻阻抗，对PCC的谐振进行抑制，避免了对PCC上接入的每台逆变器进行升级改造也能对PCC的谐振进行整体抑制的功能，提高了通用性，大大减少成本。
在本实施例中，获取电网谐振参数时，先获取PCC处电压；
通过陷波器对电压中基波和低次谐波进行滤除，得到谐振电压。
作为上述实施例的优选，虚拟电阻的阻值根据谐振电压进行自适应调节，自适应调节的虚拟电阻具有较好的动态范围，可以有效降低功率消耗。
其中，虚拟电阻阻值自适应调节包括：
先将谐振电压求平方；
再通过一阶低通滤波器滤除其脉动分量，得到方均值；
将方均值和一个预设阈值比较送入PI调节器；
经过限制幅环节得到虚拟阻值的倒数。
作为上述实施例的优选，在生成虚拟电阻谐振电流后，先对其进行补偿增益，以使在逆变器开关频率低时虚拟电阻的阻抗在目标阻尼频段仍为纯电阻特性。
在对虚拟电阻谐振电流进行补偿增益时，将虚拟电阻谐振电流乘以
Figure SMS_15
，
Figure SMS_16
为：
Figure SMS_17
其中，
Figure SMS_18
为非理想GI（Generalized Integrator，广义积分器）离散化后的传递函数，/>
Figure SMS_19
和/>
Figure SMS_20
分别为并网逆变器的逆变侧电感和网侧电感，/>
Figure SMS_21
为比例系数，/>
Figure SMS_22
为采样周期。
Figure SMS_23
为非理想GI的传递函数/>
Figure SMS_24
经FOH（First-Order Hold，一阶保持）离散化后的传递函数，/>
Figure SMS_25
为：
Figure SMS_26
；
其中，
Figure SMS_27
为截止角频率，/>
Figure SMS_28
为最大增益点处的角频率。
由于微分项在实际运用中较难实现且对噪声敏感，因此可以用积分传递函数等效替代微分项，非理想GI可以很好的替代微分项，可以有效降低噪声的影响，通过设置
Figure SMS_29
来调节/>
Figure SMS_30
处的增益，可有效降低噪声的影响。为了使非理想GI在Nyquist频率内都能保持微分特性，/>
Figure SMS_31
应等于/>
Figure SMS_32
，/>
Figure SMS_33
为采样频率。
通过对虚拟电阻谐振电流进行补偿后，能够很好的解决相位偏移的问题，虚拟电阻阻抗在目标谐振频段相位始终保持在0°附近，100Hz到2kHz目标阻尼频段能够对外完全呈现电阻特性，极大的改善了虚拟电阻的准确性，逆变器在并网工作的同时，具有良好的谐振阻尼效果。可以有效解决开关频率与虚拟电阻控制精度之间的矛盾，增强了并网***的准确性。
本实施例中还包括一种集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿装置，包括并网逆变器，并网逆变器并联在PCC处，并网逆变器集成有有源阻尼器，有源阻尼器为电容电流反馈策略，并网逆变器运行时使用如上述的PCC谐波抑制方法。
通过在PCC处并联一个集成了有源阻尼器功能的并网逆变器，且有源阻尼器为电容电流反馈策略，此并网逆变器在电网正常时作为普通的并网逆变器接入PCC，在弱电网时，将这个并网逆变器整体作为有源阻尼接入PCC，生成虚拟电阻，并生成虚拟电阻谐振电流，从而在并网逆变器上实现虚拟电阻阻抗，对PCC的谐振进行抑制，避免了对PCC上接入的每台逆变器进行升级改造也能对PCC的谐振进行整体抑制的功能，提高了通用性，大大减少成本。
实施例2：
如图2所示，将一台附加有源阻尼功能的三相LCL型逆变器A并联在PCC处，逆变器B为传统LCL型并网逆变器，两台并网逆变器的电路拓扑一致，其中
Figure SMS_34
分别为逆变器B的逆变侧电感，网侧电感和滤波电容，/>
Figure SMS_35
分别为逆变器A的逆变侧电感，网侧电感和滤波电容。/>
Figure SMS_36
为直流侧电压，/>
Figure SMS_37
为电网电压，/>
Figure SMS_38
电网阻抗，/>
Figure SMS_39
和/>
Figure SMS_40
分别为逆变器A和逆变器B的端口电流。
下面将给出集成有源阻尼功能的逆变器A的数学模型与控制策略，传统逆变器B除没有并网功能外，其余部分与逆变器A完全相同。
图3为集成有源阻尼功能的逆变器A的控制框图，其控制目标主要是在实现并网功能的同时实现有源阻尼功能，其中
Figure SMS_41
为并网电流参考值，通过并网电流/>
Figure SMS_42
反馈控制策略实现并网功能，为了有效抑制LCL滤波器引入的谐振，本发明采用电容电流/>
Figure SMS_43
反馈的有源阻尼策略，/>
Figure SMS_44
为电容电流反馈系数。/>
Figure SMS_45
为调制电压， 电流环采用PR控制器，其传递函数为
Figure SMS_46
其中
Figure SMS_47
，/>
Figure SMS_48
分别为比例系数和积分系数，/>
Figure SMS_49
为基波角频率，/>
Figure SMS_50
是考虑-3dB要求的谐振项带宽，为使逆变器在基波频率在49.5Hz到50.2Hz范围内波动时都能正常工作，取
Figure SMS_51
rad/s。
与传统逆变器的控制方法不同，具有有源阻尼功能的逆变器A研制目标主在实现并网功能的同时实现有源阻尼功能。逆变器A在并网运行的基础上附加了有源阻尼功能，通过对PCC电压前馈的方法来构造虚拟阻尼来抑制谐振。如图3所示，通过陷波器
Figure SMS_52
滤除PCC电压中的基波和低次谐波后得到谐振电压/>
Figure SMS_53
，与设置的虚拟电阻值/>
Figure SMS_54
相除得到虚拟电阻谐振电流指令/>
Figure SMS_55
，其中虚拟电阻值/>
Figure SMS_56
，采用自适应调节方法。
Figure SMS_57
其中
Figure SMS_58
为谐波次数，/>
Figure SMS_59
为品质因数。
虚拟电阻值
Figure SMS_60
根据PCC电压的谐振分量来对有源阻尼器虚拟的电阻值进行自适应调节，将目标谐振分量/>
Figure SMS_61
求平方，在通过一阶低通滤波器/>
Figure SMS_62
滤除其脉动分量，得到方均值/>
Figure SMS_63
，将方均值和一个预设阈值/>
Figure SMS_64
比较送入PI调节器/>
Figure SMS_65
，经过限制幅环节得到虚拟阻值的倒数/>
Figure SMS_66
，用于计算有源阻尼器的谐波电流基准。其中：
Figure SMS_67
Figure SMS_68
Figure SMS_69
为转折频率，一般取为基波频率，/>
Figure SMS_70
、/>
Figure SMS_71
分别为调节器的比例系数和积分系数。采用自适应调节的电阻具有较好的动态性能，可以有效降低功率损耗。
根据图2图3可得逆变器A的控制框图，其中HiCA为电容电流反馈系数，如图4所示。
Figure SMS_72
Figure SMS_73
其中，
Figure SMS_74
，为数字控制引入的1.5拍延时，/>
Figure SMS_75
，为逆变器A的采样周期，/>
Figure SMS_76
为采样频率。
可得逆变器A电流环的环路增益为：
Figure SMS_77
根据图4，可以写出逆变器A端口电流表达式，为：
Figure SMS_78
其中，
Figure SMS_79
为等效基波电流源，/>
Figure SMS_80
为逆变器A的原始端口阻抗，/>
Figure SMS_81
为虚拟电阻对应的阻抗，它们的表达式分别为
Figure SMS_82
（9）
Figure SMS_83
（10）
Figure SMS_84
（11）
根据式（8）~式（11）可以画出带有源阻尼功能的逆变器A的等效电路图，如图5所示。
步骤3中：并网逆变器和电网之间的谐振频率通常为1kHz-2kHz。由步骤2中的分析可以看出，根据式(11)，
Figure SMS_87
的特性与电流环环路增益/>
Figure SMS_88
有关。在加入补偿环节/>
Figure SMS_91
之前，近似忽略陷波器/>
Figure SMS_86
的影响，要使/>
Figure SMS_89
，就要求/>
Figure SMS_93
，而这通常只在远低于电流环截止频率/>
Figure SMS_94
的频率段才成立。在/>
Figure SMS_85
附近及以上的频率段，由于/>
Figure SMS_90
不再成立，会使/>
Figure SMS_92
不再呈现为电阻特性，导致对谐振的阻尼效果不佳。如图6所示，采用传统控制方法的逆变器电流环的环路增益/>
Figure SMS_95
随频率升高而降低，在目标谐振频段1kHz-2kHz内的环路增益已逼近甚至穿越0dB。可以看出其对目标频段谐波电流的跟踪性能较差，此时的输出阻抗将出现相位偏差，不再呈现纯电阻特性。由于等效输出阻抗可能呈现出电感特性，甚至可能加重弱电网下的稳定性问题。
由于高频段电流环路增益的欠缺会大大降低虚拟电阻的控制精度与准确性，此时的虚拟电阻无法在目标频段起到很好的谐波阻尼作用，甚至会降低***的稳定性，而开关频率的限制往往会加剧问题严重性，这也限制了有源阻尼的并网功能。为了克服这一技术难题，提出一种全新的虚拟电阻补偿控制，补偿后的虚拟电阻在逆变器开关频率不高的情况下在高频段展现出良好的电阻特性，解决了开关频率低而导致虚拟阻抗的电阻特性变差、谐振阻尼效果不佳的问题。
逆变器在加入有源阻尼功能后，端口电流
Figure SMS_98
的基准通常为/>
Figure SMS_100
与/>
Figure SMS_102
之和，为了更准确地虚拟电阻，在/>
Figure SMS_97
与/>
Figure SMS_99
相加之前，先将其送入一个谐波电流补偿环节/>
Figure SMS_103
。设计的补偿环节优势在于可以独立的校正/>
Figure SMS_104
的特性而不会影响/>
Figure SMS_96
和/>
Figure SMS_101
的特性。
加入补偿环节的控制目标是在目标阻尼频段使得
Figure SMS_105
保持为纯电阻特性即
Figure SMS_106
。将其带入式(11)得
Figure SMS_107
(12)
当开关频率降低，控制带宽受限时忽略
Figure SMS_108
将导致控制效果不理想，考虑采用数字控制带来1.5拍延时对控制环路的影响，延时环节/>
Figure SMS_109
可以近似为/>
Figure SMS_110
，/>
Figure SMS_111
为采样周期，得到近似后的补偿环节表达式：
Figure SMS_112
(13)
采用相同的近似原理可以验证
Figure SMS_113
，并且在高频段能够完全还原其电阻特性。
由于微分项在实际运用中较难实现且对噪声敏感，因此可以用积分传递函数等效替代微分项。
非理想GI的传递函数如式(14)所示：
Figure SMS_114
（14）
其中，
Figure SMS_115
为截止角频率，/>
Figure SMS_116
为最大增益点处的角频率，根据式(14)绘制出非理想GI的伯德图，如图7所示。
由图7可知当
Figure SMS_117
时，非理想GI可以很好的替代微分项，通过设置/>
Figure SMS_118
来调节/>
Figure SMS_119
处的增益，可有效降低噪声的影响。为了使非理想GI在Nyquist频率内都能保持微分特性，/>
Figure SMS_120
应等于/>
Figure SMS_121
，/>
Figure SMS_122
为采样频率。
采用微分等效替代原理后的补偿函数的离散域表达式为：
Figure SMS_123
（15）
其中
Figure SMS_124
为/>
Figure SMS_125
经过FOH离散化后的传递函数。
可以画出
Figure SMS_126
的伯德图如图8所示。
根据图8可以看出，在加入补偿环节之前，电流环环路增益随频率升高而降低，使得
Figure SMS_127
的相位在/>
Figure SMS_128
附近的频率段已大幅偏离0º，从200Hz频段开始相位开始出现偏差，不再呈现为电阻特性，随着频率的增加这种情况愈加明显，在目标阻尼频段1000Hz时的相位偏移约为40°，2000Hz时相位偏移已经接近90°，对外表现出电感特性，不但不能为***提供阻尼，反而会加重弱电网下的稳定性问题。
采用本文提出的虚拟电阻补偿方法能很好的解决相位偏移的问题，
Figure SMS_129
在目标谐振频段相位始终保持在0°附近，100Hz到2kHz目标阻尼频段能够对外完全呈现出电阻特性。与不加补偿功能以及改进前的补偿方法相比，可见补偿策略效果提升明显，极大的改善了虚拟电阻的准确性，逆变器在并网工作的同时，具有良好的谐振阻尼效果。
综上所述，采用本文所提虚拟电阻准确性的补偿方法可以有效解决开关频率与虚拟电阻控制精度之间的矛盾，增强了并网***的稳定性，使并网逆变器在并网工作的前提下能够同时集成有源阻尼功能。
最后在RT-LAB硬件平台中进行实验，集成有源阻尼器功能的逆变器A，参数设置如表1所示，逆变器B参数设置如表2所示。为验证本发明所提方法在弱电网条件下的优越性，分别在不同场景下对***进行实验。
表1
Figure SMS_130
表2
Figure SMS_131
图9、10给出了弱电网情况下
Figure SMS_132
时即弱电网下逆变器B、集成有源阻尼器功能的逆变器A的电流以及PCC点a相电压波形。由图9可见，在弱电网条件下原本稳定的***由于电网阻抗的存PCC处的电压存在一定程度的畸变，分别对a、b、e点进行FFT分析，在集成有源阻尼器功能的逆变器A未启用有源阻尼器功能时，逆变器B、并网点以及带有有源阻尼器功能的逆变器A输出电流THD值分别为10.62%、27.17%、9.14%，且谐波多集中在1kHz左右，***稳定性不足。
采用本文所述补偿策略对虚拟电阻进行补，偿后，如图10所示，两台逆变器电流波形以及并网点的电压都得到明显改善，对c、d、f点进行FFT分析，在带有有源阻尼器功能的逆变器A启用有源阻尼器功能时，逆变器B、并网点以及带有有源阻尼器功能的逆变器A输出电流THD值分别为3.19%、3.38%、3.20%，且目标阻尼频段谐波电流含量显著降低，由此可见虚拟电阻补偿策略在目标谐振频段起到了良好的阻尼效果，增加了***的稳定性。通过前后对比，验证了方法的有效性。
请参见图11示出的本申请实施例提供的计算机设备的结构示意图。本申请实施例提供的一种计算机设备400，包括：处理器410和存储器420，存储器420存储有处理器410可执行的计算机程序，计算机程序被处理器410执行时执行如上的方法。
本申请实施例还提供了一种存储介质430，该存储介质430上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器410运行时执行如上的方法。
其中，存储介质430可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory,简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Red-Only Memory,简称PROM)，只读存储器(Read-OnlyMemory,简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备（如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***）使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
在PCC处并联一集成有源阻尼器的并网逆变器，所述有源阻尼器为电容电流反馈策略；
在电网正常时，所述并网逆变器与电网正常并网，所述有源阻尼器生成电容电流与所述并网逆变器的并网电流共同注入PCC；
在弱电网时，所述并网逆变器获取电网谐振参数，内部生成虚拟电阻，通过所述电网谐振参数和所述虚拟电阻，生成虚拟电阻谐振电流，将所述虚拟电阻谐振电流、并网电流和电容电流共同注入PCC，对PCC谐振进行抑制；
在生成虚拟电阻谐振电流后，先对其进行补偿增益，以使在逆变器开关频率低时所述虚拟电阻的阻抗在目标阻尼频段仍为纯电阻特性；
所述获取电网谐振参数时，先获取PCC处电压；
通过陷波器对所述电压中基波和低次谐波进行滤除，得到谐振电压；
所述虚拟电阻的阻值根据所述谐振电压进行自适应调节；
所述虚拟电阻阻值自适应调节包括：
先将谐振电压求平方；
再通过一阶低通滤波器滤除其脉动分量，得到方均值；
将所述方均值和一个预设阈值比较送入PI调节器；
经过限制幅环节得到虚拟阻值的倒数；
在对所述虚拟电阻谐振电流进行补偿增益时，将所述虚拟电阻谐振电流乘以
Figure QLYQS_1
，所述/>
Figure QLYQS_2
为：
Figure QLYQS_3
；
其中，
Figure QLYQS_4
为非理想GI离散化后的传递函数，/>
Figure QLYQS_5
和/>
Figure QLYQS_6
分别为并网逆变器的逆变侧电感和网侧电感，/>
Figure QLYQS_7
为比例系数，/>
Figure QLYQS_8
为采样周期；
所述
Figure QLYQS_9
为非理想GI的传递函数/>
Figure QLYQS_10
经FOH离散化后的传递函数，/>
Figure QLYQS_11
为：
Figure QLYQS_12
；
其中，
Figure QLYQS_13
为截止角频率，/>
Figure QLYQS_14
为最大增益点处的角频率。
2.一种集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿装置，其特征在于，包括并网逆变器，所述并网逆变器并联在PCC处，所述并网逆变器集成有源阻尼器，所述有源阻尼器为电容电流反馈策略，所述并网逆变器运行时使用如权利要求1所述的集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法。
3.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1所述的方法。
CN202211148460.XA 2022-09-21 2022-09-21 集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法、装置及设备 Active CN115425864B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211148460.XA CN115425864B (zh) 2022-09-21 2022-09-21 集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法、装置及设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211148460.XA CN115425864B (zh) 2022-09-21 2022-09-21 集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法、装置及设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115425864A CN115425864A (zh) 2022-12-02
CN115425864B true CN115425864B (zh) 2023-06-30

Family

ID=84204625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211148460.XA Active CN115425864B (zh) 2022-09-21 2022-09-21 集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法、装置及设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115425864B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113285624A (zh) * 2021-06-02 2021-08-20 湖南工业大学 一种有源阻尼高频谐振抑制方法
CN114865633A (zh) * 2022-06-01 2022-08-05 湖南工业大学 一种自适应准pr有源阻尼低频率谐波抑制方法
CN114884125A (zh) * 2022-05-23 2022-08-09 中赟国际工程有限公司 一种弱电网下lcl型并网逆变***的高稳定性控制方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7990097B2 (en) * 2008-09-29 2011-08-02 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power conversion system and method for active damping of common mode resonance
CN105932678B (zh) * 2016-06-07 2018-07-06 湖南大学 一种电力感应滤波***的虚拟阻抗综合控制方法
CN108767873B (zh) * 2018-05-23 2021-08-20 湖南大学 一种大型新能源电站的高可靠阻尼重塑方法
CN109149646B (zh) * 2018-09-29 2022-08-30 南京航空航天大学 提高逆变器并网***稳定性且可功率调节的有源阻尼器
CN110323780B (zh) * 2019-07-02 2021-08-20 广东志成冠军集团有限公司 一种海岛ups多机并联***的集群阻尼增强谐振抑制方法
CN114094802B (zh) * 2021-12-06 2024-04-12 南京理工大学 一种拓宽正阻尼区间的lcl型逆变器并网装置及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113285624A (zh) * 2021-06-02 2021-08-20 湖南工业大学 一种有源阻尼高频谐振抑制方法
CN114884125A (zh) * 2022-05-23 2022-08-09 中赟国际工程有限公司 一种弱电网下lcl型并网逆变***的高稳定性控制方法
CN114865633A (zh) * 2022-06-01 2022-08-05 湖南工业大学 一种自适应准pr有源阻尼低频率谐波抑制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115425864A (zh) 2022-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10516346B2 (en) Power converter for converting DC power to AC power with adaptive control on characteristics of load
CN114884125B (zh) 一种弱电网下lcl型并网逆变***的高稳定性控制方法
CN115347616B (zh) 一种新能源并网逆变器的阻尼互济控制方法
US11621628B2 (en) Predictive active filter for EMI attenuation
CN108631629A (zh) 提高lcl型并网逆变器鲁棒性的一种相位超前补偿方法
CN114865633B (zh) 一种自适应准pr有源阻尼低频率谐波抑制方法
CN110086171A (zh) 一种增强***抗干扰能力的并网逆变器谐振抑制方法及装置
Büyük et al. Improved adaptive notch filter-based active damping method for shunt active power filter with LCL-filter
CN115425864B (zh) 集成有源阻尼器的逆变器虚拟电阻补偿方法、装置及设备
CN114336747B (zh) 一种光伏逆变器集群谐振有源阻尼分频控制方法
CN111064380A (zh) 一种并网逆变器***
CN115207968B (zh) 一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法
KR20110050797A (ko) 계통임피던스 추정을 통한 계통 연계 인버터의 제어기 이득 조정방법과 그 조정장치
CN114362209B (zh) 变流器并入弱电网宽频带振荡抑制方法及***
CN116436005A (zh) 构网型逆变器并网谐波电流抑制方法和装置
CN110995044B (zh) 一种功率开关器件非线性修正装置
Chen et al. Passivity enhancement for LCL‐filtered grid‐connected inverters using the dominant‐admittance‐based controller
CN115051364A (zh) 一种负带通滤波器与滞后校正反馈型有源阻尼***及方法
TWI635380B (zh) 適用於功率因數校正電路之相位補償方法
Shen et al. A hybrid multi-loop current control of the grid-connected converter with LCL filter
Wang et al. Phase lag compensation for improving the stability of LCL-type converters under weak grid condition
CN109617401A (zh) 一种电流源型变换器装置、降阶控制装置和方法
CN112260311B (zh) 应用于lcl逆变器的弱电网优化控制方法、计算机设备
CN116247913A (zh) 一种基于极点位置优化的混合阻尼参数设计方法
CN110311416B (zh) 基于状态反馈的锁相环带宽自适应并网逆变器控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant