[发明专利]一种三相组式多功能并网逆变器柔性控制及评估补偿方法

说明书

本发明涉及一种三相组式多功能并网逆变器柔性控制及评估补偿方法，包括以下步骤：1)根据三相组式多功能并网逆变器的等效电路模型，并建立三相四线制多功能并网逆变器的参考电流模型，采用电流加权作为参考电流模型的电流参考输入，并获取待补偿的电能质量指标；2)建立分布式电网电能质量综合评估体系模型，并以多功能并网逆变器投入的补偿容量最小为最优目标，通过拉格朗日乘子法求解获取最优的补偿系数，根据电能质量指标的补偿系数对电能质量指标进行补偿。与现有技术相比，本发明具有动态响应速度快、降低经济损耗、补偿效果好、抗干扰能力强等优点。

技术领域

本发明涉及电网并网控制领域，尤其是涉及一种三相组式多功能并网逆变器柔性控制及评估补偿方法。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，越来越多的电力电子装置被广泛应用到各个领域，电网中的整流器、变频调速装置、电弧炉等非线性负荷不断增加，负荷的非线性、冲击性和不平衡性给电网造成了严重的暂态冲击、无功功率、高次谐波和三相不平衡等问题。电力变换技术中的晶闸管、二极管等开关器件被大量应用到电网中所产生的谐波电流和无功电流，取代了传统的铁磁材料所引起的谐波和次谐波电流，也已成为最主要的谐波污染源，造成电压电流畸变等现象。为解决这类难题，应用电能变换开关技术的谐波和无功补偿装置应运而生。

多功能并网逆变器不但能完成常规并网逆变器实现可再生能源并网的基本功能，而且还复合了治理电能质量问题的功能，可以显著提高并网逆变器的性能价格比、降低系统的体积和成本，尤其适合于微电网和分布式发电系统应用。其中关键技术即多功能并网逆变器电能质量补偿策略。目前来讲，一般用到的补偿方法主要有如下几类：

(1)比例积分(PI)控制、单周期控制和迟滞控制：分别在线电流频谱、误差和总谐波失真(THD)三个方面对三种控制策略进行比较，PI控制与单周期控制对高频交流信号不能实现零稳态误差。迟滞控制具有良好的性能，但不恒定的开关频率会导致补偿电流中含有高次谐波，并增加了滤波器设计的难度。

(2)选择性谐波补偿策略：将所有的谐波控制器叠加成一个完整的电流控制器。该控制器给谐振带通滤波器的整个控制回路频率响应提供了良好的选择性，但是因为谐波检测的延迟无法保证良好的动态响应特性。

(3)具有多重同步旋转坐标系的控制策略：正、负序谐波电流经过各自同步旋转坐标变换得到直流分量，再经过PI控制器实现零稳态误差补偿，但复杂的计算会占用大量的内存空间。此外，当三相四线制系统负载不平衡时，该控制策略不能实现对零序电流的补偿。

(4)比例谐振控制(PRC)和矢量比例积分控制(VPI)：改进型控制策略，能够通过对灵敏度函数和峰值的极小化来获得高稳定性，避免了闭环异常尖峰现象。但是该类方法无法解决三相不平衡和无功问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种三相组式多功能并网逆变器柔性控制及评估补偿方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种三相组式多功能并网逆变器柔性控制及评估补偿方法，包括以下步骤：

1)根据三相组式多功能并网逆变器的等效电路模型，并建立三相四线制多功能并网逆变器的参考电流模型，采用电流加权作为参考电流模型的电流参考输入，并获取待补偿的电能质量指标；

2)建立分布式电网电能质量综合评估体系模型，并以多功能并网逆变器投入的补偿容量最小为最优目标，通过拉格朗日乘子法求解获取最优的补偿系数，根据电能质量指标的补偿系数对电能质量指标进行补偿。

所述的步骤1)中，三相组式多功能并网逆变器的等效电路模型为具有LCL滤波的并网逆变器模型，并且采用网侧电流同时反馈控制方法进行控制，即，将多功能并网逆变器输出电流i₁和并网电流i₂的加权和值作为参考电流模型的电流参考输入。