[发明专利]抑制分布式发电谐振的电网高频阻抗重塑装置及方法

说明书

一种抑制分布式发电谐振的电网高频阻抗重塑装置，包括功率并网变流器和谐振阻抗控制器，谐振阻抗控制器包含谐振检测模块和谐振电流跟踪模块，所述谐振检测模块通过电压传感器检测PCC点电压u_pcc，将u_pcc经过预定电路处理得到谐振电压分量u_pccr⁺、u_pccr^‑和谐振频率ω_r，所述谐振电流跟踪模块将u_pccr⁺、u_pccr^‑、谐振频率ω_r、PCC点电压u_pcc、直流电压U_dc按照预定电路处理得到控制功率并网变流器开关管通断的PWM脉冲信号，本发明在该并网公共连接点PCC处安装所述电网高频阻抗重塑装置，该装置通过检测PCC点谐振电压分量，经过含有等效阻尼电阻信息的谐振阻抗控制器获取变流器输出电流指令，控制变流器跟踪该指令值，产生虚拟可变的谐波阻抗从而实现电网谐波抑制。

技术领域

本发明涉及分布式发电谐波控制技术领域，尤其涉及一种抑制分布式发电谐振的电网高频阻抗重塑装置及方法。

背景技术

随着全球范围内能源危机和环境污染问题日益突出，以光伏发电、风力发电和水力发电为代表的可再生能源发电正在快速发展，在将来的能源组成中必将占据重要的地位。针对可能生能源分散性和随机性的分布特点，目前最为理想的选择是采用分布式发电(distributed generation，DG)技术。DG主要利用负荷周围的可再生能源，实现电力的就近消耗，具有输电损耗少、能源安全、环境友好、成本低等众多优点。考虑到DG单元输出的电能通常不能满足并网要求，需要通过并网逆变器才能与电网相连。DG系统中的并网逆变器与电网相连，通常采用电流源并网方式，如果使用LC滤波器就会为电网注入开关次谐波，为减小注入电网电流的高频谐波，目前并网逆变器所采用的方法是使用LCL滤波器。但LCL存在两个谐振点，其谐振特性一方面受控制参数的影响，另一方面，随着DG单元容量的提高和渗透率的提升，电网成为相对弱电网，其背景谐波电压会通过电网阻抗与LCL滤波器的C发生谐振。

目前针对谐振抑制的研究主要集中于单台并网逆变器，主要分为以电容上串联电阻为主的无源阻尼和检测电容电流反馈进行阻抗虚拟的有源阻尼两大类。无源阻尼的方法是在滤波元件上串/并联电阻直接增加系统阻尼，不需要增加传感器，也不需要改变控制算法。Dahono P A等最早分别在滤波电感L和滤波电容C上串/并联电阻实现了谐振抑制。在LCL滤波器的三个滤波元件上分别串或并联电阻，可以得到六种无源阻尼的方式，从阻尼特性、控制特性、滤波特性以及功率损耗的角度综合分析，滤波电容串联电阻的方案综合性能优于其他五种，实际工程中一般采用此种无源阻尼方式。为进一步减小阻尼电阻的功率损耗，改善对高频谐波的衰减能力，在电容串联电阻的基础上，Rockhill AA 等提出了一系列改进的措施，主要思路是利用电感和电容在低频和高频不同的阻抗特性，分别为低频和高频谐波电流提供低阻尼通路。随着无源元件数量和种类的增加，系统的成本和体积也增大，通过一定的控制算法虚拟出一个并联电阻代替实际存在的阻尼电阻，则可以克服上述不足，这称之为有源阻尼方法。按照不同的有源阻尼思想将现有的方法分为三类：赵强松等提出的基于滤波器与电流调节器级联的有源阻尼、Zhou X等提出的基于系统降阶的有源阻尼以及许津铭等提出的基于状态变量反馈的有源阻尼。对于状态变量反馈方法，由于电容电流比例反馈有易软件实现，且网侧电流反馈可实现单位功率因数控制，近年来，文献中研究最多的是电容电流比例反馈和并网电流反馈的双环控制策略。