[发明专利]用于稳定并网逆变器系统的级联型阻抗适配器控制方法

说明书

本发明为一种用于稳定并网逆变器系统的级联型阻抗适配器控制方法，目的是为了解决传统阻抗适配器拓扑不能直接接入较高电压等级电网的问题。步骤包括直流侧电压上层控制、直流侧电压下层控制、虚拟阻抗控制和网侧电流控制，电流参考值与反馈值经过电流调节器得到输出调制电压，再通过输出电流符号与直流侧同平均电压差值符号与调制信号叠加量，得到各H桥最终调制信号。该方法能够实现单相级联H桥阻抗适配器直接接入较高电压等级电网，并且实现电阻虚拟，省去了升压变压器，算法简单，工程易实现。

技术领域

本发明涉及一种用于稳定并网逆变器系统的级联型阻抗适配器控制方法，属于新能源并网发电稳定控制技术领域。

背景技术

新能源并网发电系统包括太阳能发电以及风力发电均采用并网逆变器作为可再生能源与电网的接口。在多机并联以及电网阻抗变化情况下，系统可能产生谐波甚至发生谐振，采用阻抗适配器进行全局阻抗控制来保证并网系统的稳定性成为研究的热点。

多并网逆变系统接入点通常处于高电压等级，基于传统拓扑的阻抗适配器不能直接并入电网，需要采用升压变压器接入电网。然而，变压器阻抗不可控且可能变化，会对阻抗适配器谐振抑制效果产生影响从而影响整个系统稳定性。采用级联型拓扑的阻抗适配器，可以直接接入电压等级较高的并网点，从而不需要升压变压器，不仅降低了成本，还实现了更加精确的虚拟阻抗的实现。因此，研究用于稳定并网逆变器系统的级联型阻抗适配器控制方法具有突出的工程意义。

目前，国内外学者针对阻抗适配器拓扑及控制方法研究较多。如文献“Wang,Xiongfei,et al.A series-LC-filtered active damper for ac power electronicsbased power systems.Conference Proceedings-IEEE Applied Power ElectronicsConference and Exposition-APEC IEEE,2015.”(“用于电力系统中交流电力电子设备的串联LC滤波阻抗适配器”《IEEE应用电力电子会议暨展览会》)提出了一种采用串联LC滤波器的阻抗适配器拓扑。其中阻抗适配器的输出滤波器由电感与电容串联，滤波电容上可承担较大电压降从而降低阻抗适配器的电压等级。然而，在电压等级较高的情况下，对滤波电容要求非常高从而增加了成本。同时，采用LC串联滤波器使得阻抗适配器自身稳定性变差。

文献“Lu,Dapeng,et al.A series active damper with closed-loop controlfor stabilizing single-phase power-electronics-based power system.2016IEEEEnergy Conversion Congress and Exposition(ECCE)IEEE,2016.”(“用于稳定电力系统中单相电力电子设备稳定的闭环控制的串联阻抗适配器”《IEEE能源转换大会暨展览会》)提出了一种串联形式阻抗适配器，实现了在并网点串联阻抗从而实现逆变侧与电网侧的阻抗解耦，但其采用的滤波器在并网点串入了电容，对整个系统的稳定性会产生不利影响。

发明专利申请《一种用于镇定多台逆变器并网系统的阻抗适配器》(CN106253337A)提出了一种采用LCL滤波器的阻抗适配器拓扑，其开关频率非常高，可以在目标谐振频率内减小数字延时的影响，实现准确的谐波阻抗虚拟。然而这种拓扑并不能直接接入高电压等级的电网，通过升压变压器后还是会影响其谐振抑制效果。

综上所述，现有阻抗适配器拓扑及控制方法主要存在如下问题：

(1)现有技术研究的阻抗适配器拓扑和控制方法中，采用LC串联的滤波器会对阻抗适配器或并网系统带来不稳定因素，违反了采用阻抗适配器进行稳定控制的初衷。

(2)现有技术研究的阻抗适配器拓扑和控制方法中，常规的逆变器拓扑不能直接接入高电压等级的电网，通过升压变压器会影响其对系统稳定性控制效果且增加成本。

发明内容