[发明专利]基于电网电压异常状态反馈的逆变器谐振抑制方法

说明书

本发明基于电网电压异常状态反馈的逆变器谐振抑制方法，包括获得电流给定值、计算电流误差值、计算调制信号量、调制信号量经脉宽调制驱动逆变器的功率管的步骤，本方法通过采集电网电压信号，针对电网电压信号计算出电网电压异常状态值，通过采集电网电流信号，针对电网电流信号计算出电网电流的误差值，并通过状态反馈控制方法，把电网电压异常状态值和电网电流的误差值引入到逆变器控制策略中，改变闭环系统的极点配置，提高逆变器鲁棒性，从而达到抑制光伏并网逆变器电网电压谐振的目的。

技术领域

本发明涉及光伏并网逆变器的谐振抑制方法，具体涉及基于电网电压异常状态反馈来抑制光伏并网逆变器网侧谐振的方法。

背景技术

光伏发电系统作为可再生能源重要的解决方案之一，近年来得到了飞速发展。光伏发电系统一般由光伏电池板、光伏并网逆变器、电缆和相关配件组成。为了增加光伏系统的可靠性与可扩展性，工程上通常采用多个光伏并网逆变器并联的方式。光伏并网逆变器作为连接光伏电池板和电网的核心装置，其滤波环节对输出电压和电流的质量至关重要。鉴于LCL滤波器滤波效果好、成本低、质量小的优点，在各种大型并网逆变器中得到广泛实际应用。但是LCL滤波器设计会给系统引入更多谐振频率点，在多机并联的情况下，系统的谐振网络复杂化，谐振的概率大大增加。

为了抑制谐振，常用的方法是引入阻尼。引入阻尼的方法包括无源阻尼方法和有源阻尼方法两种。无源阻尼方法是通过在LCL滤波结构中加入电阻以抑制谐振尖峰，该方法的缺点是增加电阻带来的系统损耗增大、降低了运行效率、增加了逆变器发热器件、并且在各个电网环境下不能统一的进行电阻阻值参数配置。有源阻尼方法的思想是通过控制算法引入阻尼。现有方案主要是反馈控制电容的电流，在LCL滤波器上增加电容电流采样，并在系统控制中引入“虚拟阻抗”的概念，增加的虚拟阻抗起到的效果与在硬件电路中加入电阻起到的效果类似，可以达到改变光伏并网逆变器系统阻抗特性，从而达到光伏并网逆变器稳定运行的目的。但因增加了滤波电容上的电流采样电路和传感器，使硬件连接和电路结构复杂，导致逆变器体积增大、结构复杂、成本增加。

发明内容

本发明的目的是从光伏并网逆变器系统控制角度出发，通过引入滤波器的网侧电压异常状态反馈，改善逆变器系统控制性能，抑制谐振，达到光伏并网逆变器稳定运行的目的。

本发明为实现上述发明目的采用的技术方案为：基于电网电压异常状态反馈的逆变器谐振抑制方法，该方法包括以下步骤：

1）获得电流给定值：将采样的直流母线电压U_k及设定的直流母线参考电压输入电压控制器，电压控制器输出值为电网侧的电流给定值i^*；

2）计算电流误差值：采样电网侧输出电流i_g、电网电压U_g，电网电压U_g通过锁相环（PLL）得到电网电压相角θ，电网电压相角θ的正弦量与电流给定值i^*相乘后得到参考电流i_ref，参考电流i_ref与电网侧输出电流i_g比较得到误差值i_e；

3）计算调制信号量：电流误差值i_e经调节器（G）后得到U_i，将采样的电网电压U_g滤波后作为电压前馈信号U_ff，获得电网电压异常状态增益值 U_ex，U_i+U_ff-U_ex得到调制信号量U_s；

4）该调制信号量U_s经脉宽调制（PWM）、驱动电路送入逆变器。

进一步的，为加快光伏并网逆变器响应速度，所述电压前馈信号U_ff由U_g经一阶低通滤波器滤波后得到。