本發(fā)明屬于功率變換控制，尤其涉及一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法及并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、并網(wǎng)逆變器作為新能源和電網(wǎng)能量交互的接口，對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

3、并網(wǎng)逆變器通常由功率拓?fù)浜涂刂破鹘M成。其中功率拓?fù)鋵⒅绷麟娔茏儞Q為交流，通過lcl型等高階濾波器將諧波濾除后，把基波電流注入電網(wǎng)。然而，隨著高比例可再生能源和電力電子設(shè)備接入，電網(wǎng)呈現(xiàn)弱電網(wǎng)特性，公共耦合點(diǎn)的電網(wǎng)呈現(xiàn)感性，感抗也隨之浮動(dòng)，使得并網(wǎng)阻抗特性變化劇烈，高階濾波器對諧波濾除性能變差。

4、總之，即使是強(qiáng)電網(wǎng)，由于電網(wǎng)側(cè)電感感值小，濾波器對逆變器開關(guān)頻率次的諧波衰減能力弱，開關(guān)頻率次諧波電流將會(huì)注入電網(wǎng)，產(chǎn)生諧波污染，影響電能質(zhì)量；而弱電網(wǎng)下，雖然電網(wǎng)側(cè)電感感值大，但逆變器諧振頻率降低，并網(wǎng)電流易諧振，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)，造成巨大的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法及并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，通過兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系變換，產(chǎn)生阻抗重塑裝置有功分量參考值，實(shí)現(xiàn)直流電壓的穩(wěn)定，并且采用比例-正交信號發(fā)生器，形成一個(gè)和頻率相關(guān)的輸出阻抗，使得阻抗重塑裝置在不同頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)不同的阻抗特性，實(shí)現(xiàn)了諧振電流的有效抑制。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的第一個(gè)方面提供一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法。

4、一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法，包括：

5、獲取并網(wǎng)逆變器的直流側(cè)電壓；

6、基于直流側(cè)電壓，通過直流電壓控制，得到阻抗重塑裝置基波輸出電壓的q軸分量，并設(shè)置阻抗重塑裝置基波輸出電壓的d軸分量，通過兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系的變換，產(chǎn)生阻抗重塑裝置輸出電壓有功分量參考值，并采樣電容電流作為輸入，采用比例-正交信號發(fā)生器，生成阻抗重塑裝置開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號。

7、進(jìn)一步地，所述比例-正交信號發(fā)生器的輸出與所述阻抗重塑裝置輸出電壓有功分量參考值一同作為比例-正交信號發(fā)生器的調(diào)制部分的輸入。

8、進(jìn)一步地，所述直流電壓控制采用比例-積分控制，且將所述直流側(cè)電壓與參考值的差值作為所述直流電壓控制的輸入。

9、進(jìn)一步地，所述正交信號發(fā)生器表示為：

10、

11、其中，ωt為正交信號發(fā)生器的目標(biāo)頻率，ωc為正交信號發(fā)生器的帶寬，s為復(fù)平面中的復(fù)數(shù)變量。

12、進(jìn)一步地，所述比例-正交信號發(fā)生器主動(dòng)重塑的容性阻抗和阻抗重塑裝置支路無源濾波器的感抗相互抵消。

13、進(jìn)一步地，所述比例-正交信號發(fā)生器的增益滿足：

14、

15、其中，ωt為正交信號發(fā)生器的目標(biāo)頻率，l為阻抗重塑裝置的輸出電感，c為并網(wǎng)逆變器濾波電感。

16、進(jìn)一步地，所述阻抗重塑裝置在開關(guān)頻率處使得以下等式成立：

17、

18、其中，zcc(ω)為主動(dòng)重塑的阻抗，l為阻抗重塑裝置的輸出電感，c為并網(wǎng)逆變器濾波電感，re表示主動(dòng)重塑阻抗的實(shí)部，im表示主動(dòng)重塑阻抗的虛部。

19、本發(fā)明的第二個(gè)方面提供一種并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)。

20、一種并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，包括阻抗重塑裝置和并網(wǎng)逆變器，采用如第一方面所述的一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法。

21、進(jìn)一步地，所述阻抗重塑裝置的開關(guān)頻率設(shè)置為并網(wǎng)逆變器開關(guān)頻率的十倍。

22、進(jìn)一步地，所述阻抗重塑裝置的直流側(cè)電壓低于并網(wǎng)逆變器的直流電壓。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

24、1、本發(fā)明通過阻抗重塑控制，有效抑制了開關(guān)頻率次電流諧波，改善了并網(wǎng)電流波形質(zhì)量。

25、2、本發(fā)明通過阻抗重塑控制，有效抑制了由于弱電網(wǎng)引發(fā)的諧振頻率處電流諧波，大幅提高了并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

26、3、本發(fā)明所提的阻抗重塑控制無需檢測諧波電流，減少傳感器數(shù)量，避免了復(fù)雜的諧波檢測算法，實(shí)現(xiàn)簡單，工程實(shí)用性強(qiáng)。

27、4、本發(fā)明所提的阻抗重塑控制能夠?qū)Σ煌l率諧波分頻治理，無任何耦合，互不干擾，整體控制方法易于實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜度低。

28、5、本發(fā)明對于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、不同電平數(shù)的并網(wǎng)逆變器、在參數(shù)和工況不一致的情況下仍然適用，普適性極強(qiáng)。

29、6、本發(fā)明所提阻抗重塑裝置的直流側(cè)電壓可以設(shè)置為遠(yuǎn)低于逆變器直流側(cè)電壓，一般為其電壓的十五分之一至十分之一，因此阻抗重塑裝置的開關(guān)器件耐壓值可以選擇得較小，有助于節(jié)省系統(tǒng)成本，降低系統(tǒng)體積，提升其功率密度，工程應(yīng)用價(jià)值極高。

技術(shù)特征：

1.一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法，其特征在于，所述比例-正交信號發(fā)生器的輸出與所述阻抗重塑裝置輸出電壓有功分量參考值一同作為比例-正交信號發(fā)生器的調(diào)制部分的輸入。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法，其特征在于，所述直流電壓控制采用比例-積分控制，且將所述直流側(cè)電壓與參考值的差值作為所述直流電壓控制的輸入。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法，其特征在于，所述正交信號發(fā)生器表示為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法，其特征在于，所述比例-正交信號發(fā)生器主動(dòng)重塑的容性阻抗和阻抗重塑裝置支路無源濾波器的感抗相互抵消。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法，其特征在于，所述比例-正交信號發(fā)生器的增益滿足：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法，其特征在于，所述阻抗重塑裝置在開關(guān)頻率處使得以下等式成立：

8.一種并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其特征在于，包括阻抗重塑裝置和并網(wǎng)逆變器，采用如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗重塑裝置的開關(guān)頻率設(shè)置為并網(wǎng)逆變器開關(guān)頻率的十倍。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗重塑裝置的直流側(cè)電壓低于并網(wǎng)逆變器的直流電壓。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于功率變換控制技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種適用于弱電網(wǎng)的諧波控制方法及并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，包括：獲取并網(wǎng)逆變器的直流側(cè)電壓；基于直流側(cè)電壓，通過直流電壓控制，得到阻抗重塑裝置基波輸出電壓的q軸分量，并設(shè)置阻抗重塑裝置基波輸出電壓的d軸分量，通過兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系的變換，產(chǎn)生阻抗重塑裝置輸出電壓有功分量參考值，并采樣電容電流作為輸入，采用比例?正交信號發(fā)生器，生成阻抗重塑裝置開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號。實(shí)現(xiàn)了諧振電流的有效抑制。

技術(shù)研發(fā)人員：張承慧,劉衍,丁文龍,段彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26