[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

说明书

本发明涉及可再生能源发电和并网稳定性方面，公开了一种能够有效降低有功功率载荷波动对系统稳定影响的控制方法，该方法主要从阻抗角度对并网逆变器进行分析及控制策略改进。所提出的联调控制策略，与原方案相比通过改变并网逆变器输出阻抗的幅频特性、相频特性，从而提高逆变器并网稳定性。该联调控制不需要改变原系统的结构或者控制方案，只需在外部接入新的控制环节，对于系统升级十分方便。同时，该方法主要针对功率对并网系统稳定影响分析，根据阻抗稳定判据，在不影响原系统其他特性上，降低功率扰动对逆变器并网造成的影响，可提高间歇性风能并网效率，本发明能有效提高功率波动下逆变器并网稳定特性。

技术领域

本发明涉及可再生能源发电和并网稳定性方面，尤其涉及有功功率载荷波动时，提高系统抗扰特性，增强系统稳定性的控制方法，具体是一种降低有功功率载荷波动对系统稳定影响的控制方法。

背景技术

传统能源的枯竭引得全球能源危机，而风、光等新型能源，因其可持续、绿色清洁的天然优势引起了国内外的深度研究。目前，新能源已在电网中占有一席之地，国内建立了大量的光伏、风力电站，甚至海上风电；国外，2017年丹麦风力发电占全国总发电量的43.4％，英德两国海上风电装机容量在全球处于领先地位。风光等分布式能源因其波动随机性，若是直接接入电网会给电力系统稳定和电能质量带来危害，而功率变换器技术能让不同的电力设施与电力系统实现高效、灵活的互联，因此，并网逆变器在新能源稳定安全并网中有着重要作用，是分布式发电系统与电网系统的重要接口。风能间歇性的自然属性决定了风电功率随机波动性，当风机容量达到一定规模时，该波动性则会对系统稳定性造成影响。

系统阻抗特性脆弱会使系统抗扰性降低，无法抵抗扰动更易造成系统失稳。面对这种情况，大多学者从两个角度提高系统阻抗特性：一是，通过调优系统参数或有源阻尼来改变原先阻抗自身幅频或相频特性；二是，通过并联或串联虚拟阻抗，以此改变逆变器阻抗，局部调整引起系统不稳定的阻抗特征。

发明内容

本发明的目的在于提供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，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

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，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。

作为本发明进一步的方案：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°。

作为本发明进一步的方案：所述滤波器参数包括以下步骤：

(1)电容的设计