[发明专利]一种基于电容电压的并网逆变器有源阻尼方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于电容电压的并网逆变器有源阻尼方法，属分布式并网发电技术领域。

背景技术

开发利用可再生能源可以增加能源供给，减少环境污染。可再生能源包括风能、太阳能、小水电、生物质能、地热能以及潮汐能等。目前主要的利用途径是基于可再生能源的分布式发电，其中并网逆变器是关键环节之一。按输出滤波器来分类，并网逆变器一般可分为L型和LCL型两种。前者属一阶系统，控制简单，但它对高频谐波的抑制能力有限，一般需要较大的电感来满足谐波标准。后者属三阶系统，对高频谐波的抑制能力强，所需电感较小。

并网逆变器的滤波器设计已越来越多的采用LCL的高阶滤波，相对于L和LC型滤波器，LCL型滤波器在成本和体积上更具优势，特别是在低开关频率大功率系统上，其优势更加明显。

然而，由于LCL滤波器给闭环系统传递函数中引入了一对不期望的复极点，容易引发系统谐振，导致稳定性问题。另一方面，随着电站穿透率的增加，公共连接点（PCC）阻抗的变化会使电压对功率波动更加敏感，而电网电压的波动又可能导致逆变器的谐振，而逆变器的谐振又可能进一步导致全局了系统谐振的发生。

可见，研究增加逆变器的阻尼以抑制谐振是十分有必要的。谐振抑制策略可以从硬件配置或控制策略两方面入手增加阻尼，主要包括无源阻尼和有源阻尼方法。

然而，无源阻尼方案会具有引入额外系统损耗、增加总体成本、电网环境适应性差等缺点，在实际使用中更期望的是通过控制算法增加系统阻尼而不引入额外系统损耗的有源阻尼。

常见的有源阻尼方法有虚拟电阻法、超前滞后法、陷波器法、双电流环控制、状态反馈法等，这些方法都需要增加额外的传感器，检测状态变量以增加系统阻尼，增加了控制系统设计的复杂性，由于电容电压检测相对比较容易，因此以电容电压作为反馈变量的有源阻尼方法更具优势；此外，常见的各阻尼方法不具备通用性。

发明内容

本发明的目的是针对常规的并网逆变器有源阻尼方法存在的增加控制系统设计复杂性、不具备通用性的问题，提出一种基于电容电压的并网逆变器有源阻尼方法，该方法通过选择所述有源阻尼环节的比例系数和微分阶次，保证了LCL滤波器谐振抑制足够的阻尼，通过加入滤波器，滤除微分项引起的高频振荡，校验不同的参数选择，使得系统控制延时和网侧阻抗变化不对阻尼效果产生影响，该方法为基于电容电压的有源阻尼方法的通用形式。

一种基于电容电压的并网逆变器有源阻尼方法，其特征在于，是在计算机中依次按以下步骤进行仿真设计：

步骤1：初始化LCL滤波器参数：

L₁为LCL滤波器的桥臂侧电感值；

L₂为LCL滤波器的网侧电感值；

C为LCL滤波器的滤波电容值；

步骤2、按下式设置有源阻尼环节M(s)为超前校正环节：

M(s)=K·snωresn=K(sωres)n]]>

式中，K为比例系数，ω_res为谐振频率，s为拉普拉斯算子，n为微分阶次，，且N为自然数；