[发明专利]一种基于虚拟阻抗的电能质量分频控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于虚拟阻抗的电能质量分频控制方法及系统，包括基于获取的虚拟同步机的输出电压信号和输出电流信号，提取除工频以外的谐波电压和谐波电流；基于谐波频段，引入与逆变器侧滤波电感匹配的虚拟电阻以及电容侧的虚拟电阻，并根据所述谐波电压和谐波电流，计算电流信号和电压信号；基于电流指令信号、所述电流信号、电压信号和输出侧电流信号，利用积分控制器进行比较获得电压调制信号。

技术领域

本发明涉及配电网领域，具体涉及一种基于虚拟阻抗的电能质量分频控制方法及系统。

背景技术

随着新能源技术普及，控制功率的跟踪精度、提高新能源并网友好性已经成为大家关注的问题，目前的常规做法是将新能源发电站虚拟成为一个同步发电机组(类似火电站或者水电站的形式)，进行并网控制。虚拟同步机的结构有以下几种：如图2所示，虚拟同步机系统结构由并网逆变器和LCL滤波器组成。由于图2所示的LCL滤波器网络中存在三个储能元件，其动态模型中存在一个高频谐振峰，使得系统模型难于控制，并可能导致并网电流谐振。

图3(a)所示的LCL滤波器的电路模型，是一个典型的Y型电路，利用电路理论中的Y-Δ变换，可以得到如图3(b)所示的等效电路模型，其中R₁和R₂为滤波电感的电阻。

为了抑制单台LCL滤波并网逆变器的谐振，通常可以在电容支路串联有源的或者无源的阻尼电阻，虽然虚拟电阻可以避免额外的功率损耗，但若直接在这些支路引入无源电阻，会增加系统的损耗，降低系统的效率；在抑制高次谐波谐振的同时，也会引起工频基波电流分量的变化，进而影响对并网功率的跟踪精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明给出一种基于虚拟阻抗的电能质量分频控制方法及系统。借鉴电路中的叠加原理，可以将阻抗网络按频率加以区分，引入的虚拟电阻只需重塑网络内除工频外的其他频率分量，将虚拟同步机并网逆变器的基波阻抗和高次谐波阻抗分开考虑。对于基波频率，不引入虚拟的电阻，故不影响其并网功率跟踪。对于谐波频段，引入虚拟电阻和，并网逆变器可以对网络谐波谐振带来有效的抑制作用。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于虚拟阻抗的电能质量分频控制方法，所述方法包括：

基于获取的虚拟同步机的输出电压信号和输出电流信号，提取除工频以外的谐波电压和谐波电流；

基于谐波频段，引入与逆变器侧滤波电感匹配的虚拟电阻以及电容侧的虚拟电阻，并根据所述谐波电压和谐波电流，计算电流信号和电压信号；

基于电流指令信号、所述电流信号、电压信号和输出侧电流信号，利用积分控制器进行比较获得电压调制信号。

优选的，所述基于电流指令信号、所述电流信号、电压信号和输出侧电流信号利用积分控制器进行比较获得电压调制信号，包括：

将所述电流指令信号、所述电流信号和所述输出侧电流信号进行比较，得到比例积分控制器的输入信号；

将标幺化的电压信号与所述比例积分控制器输出信号进行比较，获得电压调制信号。

优选的，所述提取除工频以外的谐波电压和电流包括：

采用二阶广义积分法，从所述输出电压信号和输出电流信号中提取除工频以外的谐波电压和电流。

优选的，所述计算电流信号和电压信号包括：

根据预先建立的等效电路模型，确定串并联谐振支路的阻抗；

叠加串并联谐振支路的阻抗，构成串联谐振回路，并根据所述串联谐振回路，计算滤波电容和逆变器侧滤波电感；