[发明专利]一种基于相角裕度补偿的并网逆变器系统阻抗主动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于相角裕度补偿的并网逆变器系统阻抗主动控制方法，属于功率变换技术中的逆变器控制技术。

背景技术

几乎所有的可再生能源都是通过并网逆变器实现交流电网的接入，并网逆变器与电网之间形成一个动态的互联系统，然而在互联系统的公共电网连接处可能会存在一些意想不到的动态交互影响。

对于一个理想并网系统而言，电网阻抗无穷小同时不考虑电网电压谐波，此时系统输出电流主要由变换器输出电流决定，并网系统不存在谐波振荡现象。但是在实际电网中由于传输线缆等参数影响，电网阻抗并不为零，因此电网阻抗与变换器阻抗会在频域产生交点。如果电网阻抗过大，或变换器的控制参数设计不合理，则有可能由于过小的相角裕度造成特定次谐波振荡(阻抗交点频率附近)，从而导致并网系统最终不稳定。

在阻抗相位补偿控制基础上，提出一种并网逆变器的主动阻抗控制方案，通过电压前馈方法在逆变器阻抗与电网阻抗交截频率处实现相位补偿，从而有效抑制不同电网接入条件下并网逆变器与电网动态交互影响所产生的谐波谐振，改善并网电流波形质量和提高并网稳定性。

发明内容

本发明旨在提出了一种基于相角裕度补偿的并网逆变器系统阻抗主动控制方法，用以抑制不同电网接入条件下并网逆变器与电网动态交互影响所产生的谐波谐振，改善并网电流波形质量和提高并网稳定性。

本发明的具体技术方案及其优点如下：

(1)利用并网逆变器控制器在电流参考给定处叠加一个频率适中且非基波整数倍的小扰动，实现谐波注入的目的；通过对电网电压(逆变器输出电压)进行傅里叶分解，得到由小扰动所产生的激励响应；根据欧姆定律，用小扰动在电网电压上产生的激励除以其在逆变器输出电流中的给定，即可得到电网的阻抗信息。该过程以很小的时间间隔重复执行，实现实时检测电网阻抗信息，具有准确性高，实时性强等优点。

(2)取获知的电网阻抗与逆变器阻抗的幅频曲线交点，求出交点频率处逆变器阻抗的相角裕度，并设计电压前馈环节G_f(s)的参数以实现补偿相角裕度控制逆变器阻抗。针对LCL并网逆变器电压前馈环节G_f(s)的传递函数如式I所示：

Gf(s)=-1+L1Cs2RdCs+1Kpwmk1+sω1]]>    (式I)

其中k为电压前馈比例因子，ω₁为电压前馈相角因子。

设计最大超前相位处的频率ω_m为阻抗交点频率；设计最大相位补偿角φ_m为所需相角裕度，利用式II与式III即可设计电压前馈环节G_f(s)的参数：

ωm=(k+1)ω1]]>    (式II)