[发明专利]提高逆变器并网系统稳定性且可功率调节的有源阻尼器

说明书

本发明提供了一种提高逆变器并网系统稳定性且可功率调节的有源阻尼器，该有源阻尼器与多台逆变器并网系统于公共耦合点并联连接，包括功率输出电路与控制电路，功率输出电路输出三相并网电流，控制电路通过检测三相PCC电压，提取出目标频率段的谐波含量，并在静止坐标系中通过前馈补偿单元使得有源阻尼器在控制带宽内尽可能地虚拟出电阻特性，阻尼并网逆变器系统中因为不稳定造成的震荡，从而提高整个系统的稳定性。同时在同步坐标系中直接对并网电流进行有功功率和无功功率的闭环控制。该有源阻尼器在实现有功功率和无功功率控制的同时，当并网系统出现不稳定时，能够快速有效地镇定系统，对出现同时多个谐振点的情况也有较好的阻尼效果。

技术领域

本发明涉及一种用于提高三相逆变器并网系统稳定性的有源阻尼器，尤其涉及一种用于提高三相逆变器并网系统稳定性并具有有功功率和无功功率调节的有源阻尼器，属于新能源并网发电领域。

背景技术

近年来，为了应对能源危机和环境污染等问题，以风能和太阳能为代表的可再生能源正得到越来越广泛的利用。三相并网逆变器作为分布式可再生发电单元与电网之间的接口，正成为国内外学者研究的热点。

为了抑制并网逆变器桥臂输出电压中包含的开关谐波，通常使用LCL滤波器。但LCL滤波器的频率响应中包含谐振尖峰，可能会影响系统稳定性。目前，对LCL滤波器的谐振尖峰的阻尼方法和以此为基础的逆变器控制参数设计方法已经比较成熟了，但这些方法大多基于单台逆变器并网的情况。

而在实际的可再生发电系统中，通常有多台逆变器通过公共耦合点(Point ofCommon Coupling,PCC)并联接入电网。随着可再生能源在电网中渗透率不断提高，电网越来越呈现出弱电网的特性，其线路阻抗可能宽范围变化。在这种情况下，即使每台逆变器各自在强电网下设计为稳定的系统，它们在弱电网下仍然可能会出现不稳定，这可能会导致整个多台逆变器并网系统不稳定。

目前针对多台逆变器并网系统的研究相对较少。现有技术大多从逆变器自身出发，通过一定的控制策略提高逆变器对电网阻抗的鲁棒性，或使逆变器自身具备谐振抑制的功能。一方面，这增加了系统中各台逆变器控制算法的复杂度；另一方面，由于数字控制延时的影响，这些方法对高频谐振的抑制作用相对较弱。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种用于提高三相逆变器并网系统稳定性并具有有功功率和无功功率调节的有源阻尼器，该有源阻尼器受数字控制延时影响很小，能够有效提高系统的稳定性，对出现多个谐振点的情况也有较好的镇定效果，且不需要改变系统中各台逆变器的控制方法和软硬件参数。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种用于提高三相逆变器并网系统稳定性且可功率调节的有源阻尼器，所述有源阻尼器与多台逆变器并网系统于公共耦合点并联连接，包括依次连接的功率输出电路和控制电路；

所述功率输出电路包括依次连接的直流侧电容、三相三桥臂、三相LCL滤波器以及三相并网开关；所述功率输出电路输出三相并网电流；

所述控制电路包括依次连接的A/D采样模块、数字运算模块和脉宽调制模块，所述A/D采样模块采集三相PCC电压、三相并网电流和三相电容电流；

所述数字运算模块包括锁相环单元、电流环单元、电容电流反馈单元以及PCC电压前馈单元；

锁相环单元用于获取三相PCC电压的相位；电流环单元对三相并网电流进行有功功率和无功功率的闭环控制得到并网电流调制波；电容电流反馈单元将三相电容电流分别经过比例系数后得到电容电流反馈；

PCC电压前馈单元提取出三相PCC电压谐波含量，并与设定的谐波含量的阈值进行比较，通过自适应虚拟阻抗调节至谐波含量等于阈值，再将虚拟阻抗乘以前馈补偿函数；

数字运算模块将并网电流调制波减去电容电流反馈，再加上通过补偿函数后的虚拟阻抗，得到最终的调制波；