[发明专利]一种降低有功功率载荷波动对系统稳定影响的控制方法

权利要求书

1.一种能够降低有功功率载荷波动对系统稳定影响的联调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据并网拓扑结构和控制方式，计算主电路滤波器参数和控制器参数；

2)根据需求确定建模方式，建立不同控制方式下的三相并网逆变器输出阻抗模型和电网模型；

3)推导阻抗稳定判据，绘制输出阻抗伯德图和阻抗比的奈奎斯特曲线，根据伯德图和奈奎斯特曲线判断所提出控制策略所采用的控制系数选择是否合适。

2.根据权利要求1所述的有效降低有功功率载荷波动对系统稳定影响的联调控制方法，其特征在于：步骤1)中，计算主电路参数包括以下步骤：

①滤波器参数

逆变器侧电感L₁的作用是将并网逆变器输出的电压转化为并网电流，若取值小，则纹波电流大；若取值大，则直流电压利用率下降，其作用是一致并网电流的变化率，进而影响系统的动态性能，L₂、C构成高次谐波通道，用于滤除并网电流中的高次谐波分量；

②控制器参数

根据并网逆变器整体结构简化图，绘制出加入控制环的逆变器控制结构框图，根据控制框图，写出系统的传递函数，根据开环传递函数的相角和幅值频率特性设计控制环PI参数，其中，将PI控制器的转折频率设置在滤波器的转折频率处，穿越频率为转折频率的1/10，为了使系统稳定，所以设置参数时，需要选择合适的相角裕度后再进行PI参数设计，正常选择相角裕度γ≥45°。

3.根据权利要求2所述的有效降低有功功率载荷波动对系统稳定影响的联调控制方法，所述滤波器参数包括以下步骤：

(1)电容的设计

由于电容取值越大，会产生更多的无功功率，从而降低逆变器功率变换的效率，规定电容产生的无功不超过系统额定功率的5％，即，

其中，P是并网逆变器额定功率；f_n为基波频率；u_c表示电容电压；

(2)电感设计

当逆变器工作在单位功率因数时对电感的约束条件为：

其中，I_m为交流侧电流峰值；U_sm为电网电压峰值；ω_n为基波电压角频率；

工程中限制电感纹波在10％～25％，在此分析取10％，

其中，f_sw为开关频率，I_n为额定电流；

根据式(2)和式(3)可圈定电感L₁的范围，而L₂＝γL₁(γ＝0.5)；

(3)谐振频率的限制

为避免发生谐振，对LCL滤波器谐振频率有如下要求：

其中，f_res是谐振频率。

4.根据权利要求1所述的降低有功功率载荷波动对系统稳定影响的联调控制方法，其特征在于：步骤2)中，建立三相逆变器输出阻抗模型包括以下步骤：

①LCL型并网逆变器主电路阻抗模型；

②考虑PLL影响的逆变器输出阻抗模型；

③考虑PLL和控制环路的逆变器输出阻抗模型；

④电网小信号模型推导。

5.根据权利要求4所述的降低有功功率载荷波动对系统稳定影响的联调控制方法，其特征在于：步骤①LCL型并网逆变器主电路阻抗模型包括以下步骤：

根据KVL和KCL得到三相静止坐标系下LCL型并网逆变器主电路状态空间方程：

根据幅值不变原理(线电压峰值)推导，Clark变换为：

经Clark变换后，得到在αβ坐标系下LCL型并网逆变器主电路状态空间方程：

Park变换为：

所以，经过Park变化后，在同步旋转坐标系下LCL型并网逆变器数学模型为：

即为：

经拉氏变换和小信号分析后，式(10)变为如下所示的d-q坐标系下LCL型并网逆变器小信号数学模型：

简化为：

其中，