[发明专利]消除并网逆变器-弱电网振荡的控制方法

说明书

本发明公开了一种消除并网逆变器‑弱电网振荡的控制方法，包括以下步骤：S1：在同步旋转坐标系下，采用复变量表示方法，建立包含不对称电流控制器的逆变器的阻抗模型；S2：根据所述阻抗模型，采用阻抗分析法和Nyquist判据，计算得出电网系统中不同锁相环带宽下使电网系统处于振荡临界点的不对称因子的临界值，并建立锁相环带宽和不对称因子的临界值之间的对应关系；S3：将电网系统中不同锁相环带宽下使电网系统处于稳定状态的不对称因子带入不对称电流控制器中，分析逆变器自身的动态性能和稳定性，获取最优不对称因子；S4：将最优不对称因子加载到电网系统中的不对称电流控制器中实现不对称控制。

技术领域

本发明涉及一种消除并网逆变器-弱电网振荡的控制方法。

背景技术

随着新能源发电技术的大量应用，电压源型逆变器(voltage-source inverters，VSIs)是新能源发电和分布式发电电网系统的重要接口，比如在风电、光伏发电 和高压直流输电等现代电力电网系统中作为重要的接口单元。其拓扑和控制设 计均是在强电网下进行，即忽略电网阻抗，因此VSIs可以再强电网下正常运行。 弱电网主要表现为电网阻抗较大，电压源型逆变器在弱电网下，会与电网阻抗 相互影响，产生振荡问题。因此，电压源型逆变器需要在弱电网下抑制振荡的 能力。

根据实现方法的不同，已有的提高逆变器电网系统的振荡抑制能力控制方 法包括：①降低锁相环带宽；②增加电网系统阻尼；③改变逆变器阻抗。

已有研究表明，锁相环的参数与并网变流器电网系统的稳定性有紧密的联 系。相频域下的阻抗模型反映出锁相环在逆变器阻抗中引入负电阻特性，且锁 相环带宽越大，负电阻的频率范围越大，产生振荡的风险越高。降低锁相环的 带宽能有效避免振荡的产生，保证逆变器电网系统的安全运行，但同时逆变器 电网系统的动态响应能力也降低。增加阻尼可以提高电网系统抑制振荡的能力， 如增加无源阻尼和有源阻尼，但增加无源阻尼会降低电网系统效率；增加有源 阻尼需要对控制结构重新设计。改变逆变器阻抗可以通过改变控制器参数和在 控制结构中增加复杂前馈结构，提高逆变器阻抗的相位和幅值，进而降低电网 系统振荡的风险，但该方法仍需重新设计控制参数和增加复杂控制，对电网系 统的动态性能有较大影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除并网逆变器-弱电网振荡的控制方法，以解决 现有控制方法对电网系统的动态性能影响较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种消除并网逆变器-弱电网振荡的控制 方法，包括以下步骤：

S1：在同步旋转坐标系下，采用复变量表示方法，建立包含不对称电流控 制器的逆变器的阻抗模型；

S2：根据所述阻抗模型，采用阻抗分析法和Nyquist判据，计算得出电网 系统中不同锁相环带宽下使电网系统处于振荡临界点的不对称因子的临界值， 并建立锁相环带宽和不对称因子的临界值之间的对应关系；

S3：将电网系统中不同锁相环带宽下使电网系统处于稳定状态的不对称因 子带入不对称电流控制器中，分析逆变器自身的动态性能和稳定性，获取最优 不对称因子；

S4：将最优不对称因子加载到电网系统中的不对称电流控制器中实现不对 称控制。

进一步地，所述步骤S1具体包括：

S11：在同步旋转坐标系下，采用复变量表示电网系统中的不对称电流控制 器的参数；

S12：根据逆变器控制结构建立不对称电流控制器输出信号的数学关系式， 根据逆变器的拓扑结构构建复变量的数学模型；

S13：根据所述数学关系式和数学模型建立逆变器的阻抗模型。

进一步地，所述步骤S11中所述电网系统的不对称电流控制器的参数表示 具体包括：