多逆變器并聯(lián)接入弱電網(wǎng)的多重諧振抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種抑制接入弱電網(wǎng)系統(tǒng)多逆變器的多重諧振方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光伏發(fā)電的不斷發(fā)展，大規(guī)模逆變器以電流源形式接入弱電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行成為 一種趨勢(shì)。弱電網(wǎng)以其較大的網(wǎng)絡(luò)阻抗和較小的短路容量為特點(diǎn)，導(dǎo)致接入的多逆變器相 互影響。對(duì)于相同型號(hào)的帶有LCL形式濾波器的逆變器接入，其相同的設(shè)備參數(shù)導(dǎo)致發(fā)生 具有規(guī)律性的諧振現(xiàn)象：并網(wǎng)側(cè)電流出現(xiàn)兩個(gè)很明顯的諧振點(diǎn)頻率諧波，此諧振點(diǎn)一個(gè)固 定不變，而另一個(gè)隨著逆變器并聯(lián)數(shù)量的增多而向低頻移動(dòng)。為了抑制諧振頻率處發(fā)生的 并聯(lián)諧振，國(guó)內(nèi)外已有廣泛研究，提出了無(wú)源阻尼法、有源阻尼法等諧振抑制方法，但無(wú)源 阻尼法由于引入了物理元件，帶來(lái)不必要的損耗；有源阻尼法是用控制的方法實(shí)現(xiàn)虛擬阻 抗的作用。但是，對(duì)于兩個(gè)諧振點(diǎn)工況的諧振抑制方法還未見(jiàn)有研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種多重諧振抑制方法。本發(fā)明應(yīng)用 于以電流源形式并聯(lián)接入弱電網(wǎng)的多逆變器，可以有效降低多個(gè)諧振頻率點(diǎn)處較高的諧波 含量。
[0004] 本發(fā)明基于多個(gè)相同型號(hào)含LCL形式濾波器的電流源型逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，其傳遞 函數(shù)的諧振頻率處出現(xiàn)諧振尖峰的原理，在每個(gè)逆變器的電流控制環(huán)前向通道中引入電容 電壓反饋量，并將該反饋量所在的閉環(huán)環(huán)節(jié)特性整定成陷波器特性，在諧振頻率處實(shí)現(xiàn)負(fù) 的諧振尖峰，從逆變器內(nèi)部屏蔽該諧振點(diǎn)處的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)基于陷波器的有源阻尼；該陷波器 的陷波頻率在以諧振峰頻率為中心值所確定的閾值范圍內(nèi)。
[0005] 本發(fā)明可以很好的抑制逆變器出口 LCL電路諧振峰的問(wèn)題，有效提高逆變器控制 系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制多個(gè)不同頻率點(diǎn)的諧振發(fā)生，對(duì)于其他有效頻段的含量則無(wú)抑制作用。
[0006] 本發(fā)明通過(guò)含LCL形式濾波器的電流源型逆變器的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。所述的控制系 統(tǒng)包括鎖相單元、并網(wǎng)電流諧波檢測(cè)單元和電流變換單元、電容電壓檢測(cè)變換環(huán)節(jié)、有源校 正環(huán)節(jié)、電流跟蹤控制環(huán)節(jié)、指令電流計(jì)算及變換單元以及PWM指令生成單元。
[0007] 所述電流源型逆變器控制系統(tǒng)的的并網(wǎng)電流諧波檢測(cè)單元和電流變換單元采集 并網(wǎng)電流，將并網(wǎng)電流i a、ib、i。通過(guò)坐標(biāo)變換變?yōu)棣?β 0軸系分量，然后根據(jù)鎖相單元的輸 出相角Θ對(duì)并網(wǎng)電流進(jìn)行α βθ-dq的坐標(biāo)變換，得到dq軸系的實(shí)時(shí)電流信號(hào)，并提取出 諧振頻率ω ;電容電壓檢測(cè)變換環(huán)節(jié)輸出的電容電壓Uyb。結(jié)合鎖相單元的輸出相角Θ，通 過(guò)abc-a βθ-dq軸系變換成Uedq信號(hào)；有源校正環(huán)節(jié)接收來(lái)自并網(wǎng)電流諧波檢測(cè)單元和電 流變換單元的諧振頻率信號(hào)ω i、ω 2和電容電壓檢測(cè)變換環(huán)節(jié)的電容電壓U _信號(hào)，針對(duì)不 同的諧振頻率信號(hào)ω i、ω 2經(jīng)傳遞函數(shù)作用后，輸出對(duì)應(yīng)的中間控制信號(hào)U ^UP U ^ Uy2，所述的傳遞函數(shù)表達(dá)式如下：
[0009] 公式中，Utldq為電容電壓的dq軸系分量，U _為經(jīng)過(guò)傳遞函數(shù)L(s)作用的輸出電 壓信號(hào)。Kd、Td、α為傳遞函數(shù)L(S)的比例系數(shù)、時(shí)間系數(shù)及微分項(xiàng)系數(shù)，可根據(jù)諧振頻率 ω定義參數(shù)間關(guān)系：
[0010] 電流跟蹤控制環(huán)節(jié)輸入的指令電流與實(shí)際并網(wǎng)電流i dq做差，經(jīng)PI控制器后 輸出控制電流idl、iql;指令電流計(jì)算及變換單元接收來(lái)自于有源校正環(huán)節(jié)的輸出控制信號(hào) 1^12、1^12和電流跟蹤控制環(huán)節(jié)的控制電流^、％1信號(hào)，控制電流^、％ 1分別與有源校正 環(huán)節(jié)的輸出控制信號(hào)l^_dl2、Uy12做差，做差后的信號(hào)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換輸出至PffM指令生成單 元，PffM指令生成單元輸出的PffM信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述功率開(kāi)關(guān)管產(chǎn)生期望的輸出電流。輸出到 PWM生成器的指令信號(hào)已有效降低諧振頻率信號(hào)的含量。
[0011] 所述的有源校正環(huán)節(jié)通過(guò)電容電壓反饋量經(jīng)傳遞函數(shù)L(S)變換后輸出控制變 量，與常規(guī)電流控制器出口側(cè)信號(hào)疊加，能夠得到多組控制信號(hào)對(duì)應(yīng)多個(gè)諧振峰頻率，實(shí)現(xiàn) 多重諧振的抑制。
[0012] 本發(fā)明不需要額外加裝硬件設(shè)備，有很強(qiáng)的可行性，可代替無(wú)源阻尼，有效降低硬 件成本和功耗；也解決了其他方法單純抑制一個(gè)頻率諧振或者全頻率段抑制的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為多逆變器并聯(lián)接入弱電網(wǎng)系統(tǒng)的電路及控制方法原理圖；
[0014] 圖2為逆變器控制系統(tǒng)框圖；
[0015] 圖3多逆變器并聯(lián)諧振抑制控制系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0017] 如圖1所示，本發(fā)明所應(yīng)用的多個(gè)含LCL濾波器的電流源型逆變器并聯(lián)系統(tǒng)包括 弱電網(wǎng)系統(tǒng)10、多個(gè)帶有控制系統(tǒng)30的電流源型逆變器20。本發(fā)明多重諧振抑制方法通 過(guò)每個(gè)逆變器的控制系統(tǒng)30實(shí)現(xiàn)。
[0018] 控制系統(tǒng)30輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入對(duì)應(yīng)電流源型逆變器20的功率開(kāi)關(guān)管203中， 多個(gè)電流源型逆變器20并聯(lián)接至弱電網(wǎng)系統(tǒng)10。
[0019] 所述的弱電網(wǎng)系統(tǒng)10可以等效為理想電壓源101和阻感線路102串聯(lián)的物理模 型。
[0020] 所述的多個(gè)電流源型逆變器由直流側(cè)電壓源201、支撐電容202、功率開(kāi)關(guān)管203、 LCL輸出濾波器204和電壓測(cè)量單元205組成。所述LCL輸出濾波器204的硬件結(jié)構(gòu)可以 是LC濾波器連接輸出變壓器等效構(gòu)成，也可以是單純LCL輸出濾波器，也可以是LCL濾波 器連接輸出變壓器等效構(gòu)成。
[0021] 所述直流側(cè)電壓源201與直流支撐電容202并聯(lián)相連，并聯(lián)連接至功率開(kāi)關(guān)管203 的直流輸入側(cè)，功率開(kāi)關(guān)管203的三相交流輸出側(cè)分別連接三相LCL輸出濾波器204,濾波 器204的輸出端連接至弱電網(wǎng)系統(tǒng)的阻感線路端102,濾波器電容端電壓測(cè)量單元205檢測(cè) 電容電壓，并將信號(hào)輸出至控制器30的電容電壓檢測(cè)變換環(huán)節(jié)303中。
[0022] 所述的控制系統(tǒng)30包括鎖相單元301、并網(wǎng)電流諧波檢測(cè)單元和電流變換單元 302、電容電壓檢測(cè)變換環(huán)節(jié)303、有源校正環(huán)節(jié)304、電流跟蹤控制環(huán)節(jié)305、指令電流計(jì)算 及變換單元306以及PffM指令生成單元307。
[0023] 并網(wǎng)逆變器的常規(guī)電流環(huán)控制方式如圖2所示，給定控制電流與實(shí)際反饋電流 k做差后，經(jīng)內(nèi)環(huán)電流控制器Ge (s)作用后的控制量直接輸入到PffM控制器中，輸出逆變器 出口側(cè)電壓u經(jīng)LCL電路作用后，以1形式反饋至輸入端。
[0024] 本發(fā)明在常規(guī)電流環(huán)控制方法的基礎(chǔ)上增加了有源校正環(huán)節(jié)，完成并網(wǎng)電流的 多重諧振抑制。其中，弱電網(wǎng)系統(tǒng)10線電壓有效值為380VAC，電網(wǎng)等效阻抗102為L(zhǎng)g = 0.0 lmH，多電流源型逆變器20并聯(lián)數(shù)量為n，LC濾波器參數(shù)為L(zhǎng)1= 0. 25mH、C = 369uF，變 壓器折算到380V的等效漏感為L(zhǎng)2=