一種抑制高阻抗諧振的控制方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種抑制高阻抗諧振的控制方法、裝置及系統(tǒng)，其中該方法包括獲取濾波電容輸出相電壓、并網(wǎng)逆變器輸出電流；之后通過(guò)鎖相環(huán)轉(zhuǎn)換后獲得電網(wǎng)電壓的空間位置角度θ、d軸電壓Vcd和q軸電壓Vcq；之后通過(guò)abc/dq坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換后獲得dq坐標(biāo)系下的d軸電流id和q軸電流iq，將d軸電流和q軸電流給定信號(hào)分別與實(shí)際的d軸電流和q軸電流的偏差信號(hào)通過(guò)PI控制器得到ud和uq；根據(jù)濾波電容輸出相電壓計(jì)算獲得ucd和ucq；將Vcd、ud和ucd相加獲得udout，將Vcq、uq和ucq相加獲得uqout；將udout、uqout和udiff通過(guò)空間矢量脈寬調(diào)制后獲得并網(wǎng)逆變器抑制高阻抗諧振控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓高阻抗諧振的抑制。
【專利說(shuō)明】
一種抑制高阻抗諧振的控制方法、裝置及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電變流控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抑制高阻抗諧振的控制方 法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池發(fā)電等新能源(可 再生能源)得到了越來(lái)越多的重視。在可再生能源的利用方面，存在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和離網(wǎng)發(fā) 電系統(tǒng)，而可再生能源并網(wǎng)發(fā)電具有發(fā)電形式靈活、電能傳輸方便等優(yōu)點(diǎn)，因此并網(wǎng)發(fā)電已 成為可再生能源發(fā)電的主流。
[0003] 并網(wǎng)逆變器作為可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)連接的橋梁，是分布式并網(wǎng)發(fā)電 系統(tǒng)的核心，其性能直接影響整個(gè)分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。為了減輕和限制并網(wǎng)逆變器對(duì)電 網(wǎng)的污染，中國(guó)金太陽(yáng)、IEEE Std 929-2000、UL1741等國(guó)內(nèi)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器的 并網(wǎng)電流做了嚴(yán)格的指標(biāo)限制，包括總諧波含量和單次諧波含量。為抑制光伏并網(wǎng)逆變器 開(kāi)關(guān)頻率諧波電流，需對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器輸出進(jìn)行濾波。
[0004] 濾波器結(jié)構(gòu)有L、LC和LCL三種形式。LC型濾波器、LCL型濾波器和傳統(tǒng)的L型濾波器 相比，在濾波效果、體積、成本等方面有很多優(yōu)勢(shì)。LCL型濾波器和LC濾波器相比，存在多一 個(gè)濾波電感和控制復(fù)雜等不足。因此，實(shí)際上很多商用光伏并網(wǎng)逆變器廠商采用LC濾波器。 而實(shí)際的電網(wǎng)電壓存在一個(gè)阻抗，等效于一個(gè)濾波電感。從而，光伏并網(wǎng)逆變器的LC濾波器 和電網(wǎng)等效濾波電感構(gòu)成了新的LCL濾波器。但是，由于新的LCL濾波器中電網(wǎng)等效濾波電 感是可變的，LCL型濾波器是一個(gè)三階的濾波結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)會(huì)引入一個(gè)額外的諧振，從而 使得在采用逆變器交流側(cè)電流反饋方式時(shí)，逆變器電流控制將無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
[0005] 為了使得逆變器電流控制能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，目前常采用的方法是引入阻尼控制 來(lái)抑制由LCL濾波器引入的諧振。通常阻尼控制方式有無(wú)源阻尼控制方式和有源阻尼控制 方式兩大類。無(wú)源阻尼控制方式由于阻尼電阻的引入而使得逆變器的效率大幅度降低，尤 其在大功率場(chǎng)合。有源阻尼控制方式的思想即為引入獨(dú)立零點(diǎn)將共輒諧振極點(diǎn)吸引至穩(wěn)定 區(qū)域內(nèi)并留有一定安全裕度，或引入共輒零點(diǎn)對(duì)消共輒諧振極點(diǎn)。
[0006] 對(duì)于有源阻尼控制方法，有文獻(xiàn)提出對(duì)L C L濾波器的電容電壓串聯(lián)超前-滯后 (Lead-Lag)來(lái)實(shí)現(xiàn)有源阻尼;也有文獻(xiàn)提出基于比例環(huán)節(jié)的濾波電容電流反饋的有源阻尼 方法，但會(huì)引入額外的電容電流傳感器，增加了系統(tǒng)的硬件成本，降低了系統(tǒng)的可靠性。
[0007] 還有文獻(xiàn)提出通過(guò)對(duì)并網(wǎng)電流兩次微分反饋，但兩次微分對(duì)系統(tǒng)的干擾和噪聲比 較敏感，容易使系統(tǒng)不穩(wěn)定。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 因此，本發(fā)明實(shí)施例要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)中的逆變器電流反饋控制方 式的系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性差。
[0009]為此，本發(fā)明實(shí)施例的一種抑制高阻抗諧振的控制方法，包括以下步驟：
[0010] 獲取濾波電容輸出相電壓、并網(wǎng)逆變器輸出電流、并網(wǎng)逆變器正母線電壓VP和負(fù) 母線電壓Vn;
[0011] 將濾波電容輸出相電壓通過(guò)鎖相環(huán)轉(zhuǎn)換后獲得電網(wǎng)電壓的空間位置角度0、d軸電 壓Vcd和q軸電壓Vcq;
[0012] 將并網(wǎng)逆變器輸出電流和電網(wǎng)電壓的空間位置角度0通過(guò)abc/dq坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換后 獲得dq坐標(biāo)系下的d軸電流id和q軸電流i q，并將d軸電流id與d軸電流給定信號(hào)G的偏差信 號(hào)通過(guò)第一PI控制器后獲得Ud，并將q軸電流iq與q軸電流給定信號(hào)^的偏差信號(hào)通過(guò)第二 PI控制器后獲得uq;
[0013] 根據(jù)濾波電容輸出相電壓和電網(wǎng)電壓的空間位置角度0，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后獲得dq坐標(biāo) 系下的電壓Ucd和Ucq ;
[0014] 將d軸電壓Vcd、Ud和Ucd相加后獲得Udout，并將q軸電壓vcq、u q和ucq相加后獲得uqout;
[0015] 將并網(wǎng)逆變器正母線電壓VP和負(fù)母線電壓Vn的偏差信號(hào)通過(guò)第三PI控制器后獲得 Udiff ；
[0016] 將11(1。111(1_和11(1冊(cè)通過(guò)空間矢量脈寬調(diào)制后獲得并網(wǎng)逆變器抑制高阻抗諧振控 制信號(hào)。
[0017] 優(yōu)選地，所述根據(jù)濾波電容輸出相電壓和電網(wǎng)電壓的空間位置角度0，獲得Ud和 Ucq的具體步驟包括：
[0018] 根據(jù)公式
計(jì)算獲得uca和Ucf!， 其中，Rad為虛擬電阻的值，Cad為虛擬電容的值，虛擬電阻和虛擬電容串聯(lián)后并聯(lián)在濾波電 容的兩端，為邱坐標(biāo)系下濾波電容的電流，通過(guò)濾波電容輸出相電壓經(jīng)過(guò)微分后獲 得；
[0019]利用電網(wǎng)電壓的空間位置角度0，將Uca和Uc通過(guò)坐標(biāo)變換后獲得Ucd和Ucq。
[0020]優(yōu)選地，所述d軸電流給定信號(hào)具體通過(guò)以下步驟獲得：
[0021 ]獲取可再生能源實(shí)際的直流電壓Vd。和直流電壓給定值
[0022]將實(shí)際的直流電壓Vd。和直流電壓給定值的偏差信號(hào)通過(guò)第四PI控制器后獲得 d軸電流給定信號(hào)G。
[0023] 優(yōu)選地，所述并網(wǎng)逆變器為T(mén)型三電平三相并網(wǎng)逆變器。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例的一種抑制高阻抗諧振的控制裝置，包括：
[0025] 獲取單元，用于獲取濾波電容輸出相電壓、并網(wǎng)逆變器輸出電流、并網(wǎng)逆變器正母 線電壓VP和負(fù)母線電壓V n;
[0026] 第一計(jì)算單元，用于將濾波電容輸出相電壓通過(guò)鎖相環(huán)轉(zhuǎn)換后獲得電網(wǎng)電壓的空 間位置角度9、d軸電壓Vd和q軸電壓Vcq;
[0027] 第二計(jì)算單元，用于將并網(wǎng)逆變器輸出電流和電網(wǎng)電壓的空間位置角度0通過(guò) abc/dq坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換后獲得dq坐標(biāo)系下的d軸電流id和q軸電流iq，并將d軸電流id與d軸電 流給定信號(hào)il的偏差信號(hào)通過(guò)第一 PI控制器后獲得Ud，并將q軸電流iq與q軸電流給定信號(hào) G的偏差信號(hào)通過(guò)第二PI控制器后獲得uq;
[0028]第三計(jì)算單元，用于根據(jù)濾波電容輸出相電壓和電網(wǎng)電壓的空間位置角度0，坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換后獲得dq坐標(biāo)系下的電壓lied和uCq;
[0029] 第四計(jì)算單元，用于將d軸電壓Vcd、Ud和Ucd相加后獲得Udout，并將q軸電壓V Cq、Uq和 Ucq相加后獲得Uqout ;
[0030] 第五計(jì)算單元，用于將并網(wǎng)逆變器正母線電壓VP和負(fù)母線電壓￥"的偏差信號(hào)通過(guò) 第三PI控制器后獲得Udiff;
[0031] 控制信號(hào)輸出單元，用于將11(1。此、11(1。此和1 1(11打通過(guò)空間矢量脈寬調(diào)制后獲得并網(wǎng)逆 變器抑制高阻抗諧振控制信號(hào)。
[0032] 優(yōu)選地，所述第三計(jì)算單元具體包括：
[0033]第六計(jì)算單元，用于根據(jù)公式
計(jì)算獲得U。。和Uc；e，其中，Rad為 虛擬電阻的值，c a d為虛擬電容的值，虛擬電阻和虛擬電容串聯(lián)后并聯(lián)在濾波電容的兩端， ica和為邱坐標(biāo)系下濾波電容的電流，通過(guò)濾波電容輸出相電壓經(jīng)過(guò)微分后獲得；
[0035]第七計(jì)算單元，用于利用電網(wǎng)電壓的空間位置角度0，將和Uce通過(guò)坐標(biāo)變換后 丫守Ucd和Ucq 〇
[0036] 優(yōu)選地，所述并網(wǎng)逆變器為T(mén)型三電平三相并網(wǎng)逆變器。
[0037] 本發(fā)明實(shí)施例的一種抑制高阻抗諧振的控制系統(tǒng)，包括并網(wǎng)逆變器和上述的抑制 高阻抗諧振的控制裝置；
[0038] 并網(wǎng)逆變器，其輸入端與可再生能源的輸出端連接，其每相輸出端與LC濾波器的 輸入端連接，其控制端與抑制高阻抗諧振的控制裝置的輸出端連接；
[0039] 抑制高阻抗諧振的控制裝置，用于生成控制信號(hào)抑制并網(wǎng)逆變器高阻抗時(shí)LCL濾 波器的諧振。
[0040] 本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0041 ] 1.本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制高阻抗諧振的控制方法，通過(guò)逆變器側(cè)電流閉環(huán)控制 即通過(guò)控制并網(wǎng)逆變器側(cè)電流來(lái)間接控制網(wǎng)側(cè)電流，相比于網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制直接控制并 網(wǎng)逆變器輸給電網(wǎng)的電流，逆變器側(cè)電流閉環(huán)控制更容易使系統(tǒng)穩(wěn)定，且使并網(wǎng)逆變器具 有很好的靜、動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)可以更有效地保護(hù)電力電子功率開(kāi)關(guān)。通過(guò)將 通過(guò)空間矢量脈寬調(diào)制后獲得并網(wǎng)逆變器抑制高阻抗諧振控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了抑制并網(wǎng)逆變 器電網(wǎng)電壓高阻抗(等效LCL濾波器)時(shí)的諧振，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)并網(wǎng)逆變器網(wǎng)側(cè)電流的穩(wěn) 定、可靠控制。
[0042] 2.本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制高阻抗諧振的控制方法，通過(guò)引入邱坐標(biāo)系下虛擬電 容+電阻，即假定在濾波電容的兩端并聯(lián)相互串聯(lián)的虛擬電阻和虛擬電容，來(lái)計(jì)算獲得Ucd和 ucq，這種虛擬電容+電阻的分析方法，能夠使得高阻抗時(shí)的諧振得到很好的抑制，進(jìn)一步提 高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0043]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體 實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的 附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前 提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0044]圖1為T(mén)型光伏三電平三相并網(wǎng)逆變器發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖2為T(mén)型光伏三電平三相并網(wǎng)逆變器發(fā)電系統(tǒng)的每相等效結(jié)構(gòu)圖；
[0046]圖3為T(mén)型光伏三電平三相并網(wǎng)逆變器發(fā)電系統(tǒng)的每相s域等效結(jié)構(gòu)圖；
[0047]圖4為L(zhǎng)CL濾波器和L濾波器的波特圖；
[0048]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中抑制高阻抗諧振的控制方法的一個(gè)具體示例的流程圖； [0049]圖6為基于虛擬電容+電阻的T型光伏三電平三相并網(wǎng)逆變器發(fā)電系統(tǒng)的控制策略 的原理圖；
[0050]圖7(a)高阻抗Lg= ImH時(shí)沒(méi)加LCL諧振抑制的實(shí)驗(yàn)波形圖；
[0051 ]圖7(b)高阻抗Lg= ImH時(shí)增加LCL諧振抑制的實(shí)驗(yàn)波形圖；
[0052] 圖8(a)高阻抗Lg = 0.2mH時(shí)沒(méi)加LCL諧振抑制的實(shí)驗(yàn)波形圖；
[0053] 圖8(b)高阻抗Lg = 0.2mH時(shí)增加LCL諧振抑制的實(shí)驗(yàn)波形圖；
[0054]圖9(a)a軸虛擬電容+電阻結(jié)構(gòu)圖；
[0055] 圖9(b)0軸虛擬電容+電阻結(jié)構(gòu)圖；
[0056] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例2中抑制高阻抗諧振的控制裝置的一個(gè)具體示例的原理框 圖；
[0057] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例3中抑制高阻抗諧振的控制系統(tǒng)的一個(gè)具體示例的原理框 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0059] 在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"、"第三"僅用于描述目的， 而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0060] 此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu) 成沖突就可以相互結(jié)合。
[0061 ] 實(shí)施例1
[0062]本實(shí)施例提供一種抑制高阻抗諧振的控制方法，可用于并網(wǎng)逆變器發(fā)電系統(tǒng)，例 如T型光伏三電平三相并網(wǎng)逆變器發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)主要由可再 生能源的光伏電池板、T型三電平三相并網(wǎng)逆變器、LC濾波器、電網(wǎng)等組成。其中，光伏電池 板可由直流電源E dc和直流輸入電阻Rdc等效。T型三電平三相并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú) 功功率的控制。其中，仏。、仙。、11。。為1'型三電平三相并網(wǎng)逆變器輸出相電壓 ;11_、1^。、11。。。為 并網(wǎng)逆變器濾波電容輸出相電壓;ea、eb、ec為三相電網(wǎng)電壓；i a、ib、ic是三電平三相并網(wǎng)逆 變器輸出電流;ica、icb、icc是三電平三相并網(wǎng)逆變器濾波電容電流;iga、i gb、igc是電網(wǎng)電流； 11。"是〇點(diǎn)與n點(diǎn)之間的電壓;L為濾波電感;C為濾波電容;L g為高阻抗時(shí)電網(wǎng)電壓與并網(wǎng)逆變 器之間的等效電感。
[0063]在三相靜止坐標(biāo)系abc下的電壓方程分別為：
[0066]并網(wǎng)逆變器輸出電流與濾波電容電流、電網(wǎng)電流之間的關(guān)系為：(_ 'ca + Qa[0067 ] % - 'cfc + 'gi) (3)(.'c _ 'cc + ':gc[0068]濾波電容電流與濾波電容輸出相電壓之間的關(guān)系為： (1) (2)
(4 )
[0070] 對(duì)于圖1的T型光伏三電平三相并網(wǎng)逆變器發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其每相的等效結(jié)構(gòu)如圖 2所示。由圖2可得到電網(wǎng)電壓高阻抗時(shí)的s域等效結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示。
[0071] 由圖3可知，等效的電網(wǎng)電流ig(s)與并網(wǎng)逆變器輸出電壓Uciut(s)之間的開(kāi)環(huán)傳遞 函數(shù)表示為：
(5)
[0073]當(dāng)濾波電容C = 0時(shí)，（5)式可以表示為：
(6)
[0075]在實(shí)際系統(tǒng)中，如濾波電感L=1.3mH，濾波電容C=10uF，高阻抗時(shí)等效電感Lg = ImH。根據(jù)式(5)和式(6)可以得到LCL濾波器和L濾波器的波特圖，如圖4所示。
[0076]由圖4可知，在低頻段，LCL濾波器和L濾波器基本相同；在高頻段，LCL濾波器以_ 60db衰減，而L濾波器-20db衰減。因此，LCL濾濾器有更好的高頻濾波效果。但LCL濾波器存 在諧振，需要加無(wú)源阻尼或有源阻尼來(lái)抑制。LCL濾波器的諧振頻率為：
(7)
[0078]上述抑制高阻抗諧振的控制方法，如圖5所示，包括以下步驟：
[0079] S1、獲取濾波電容輸出相電壓、并網(wǎng)逆變器輸出電流、并網(wǎng)逆變器正母線電壓VjP 負(fù)母線電壓Vn;
[0080] S2、將濾波電容輸出相電壓通過(guò)鎖相環(huán)轉(zhuǎn)換后獲得電網(wǎng)電壓的空間位置角度0、d 軸電壓Vcd和q軸電壓Vcq ;
[0081 ] S3、將并網(wǎng)逆變器輸出電流和電網(wǎng)電壓的空間位置角度0通過(guò)abc/dq坐標(biāo)變換轉(zhuǎn) 換后獲得dq坐標(biāo)系下的d軸電流id和q軸電流iq，并將d軸電流id與d軸電流給定信號(hào)$的偏 差信號(hào)通過(guò)第一 PI控制器后獲得ud，并將q軸電流iq與q軸電流給定信號(hào)^的偏差信號(hào)通過(guò) 第二PI控制器后獲得uq;
[0082] S4、根據(jù)濾波電容輸出相電壓和電網(wǎng)電壓的空間位置角度0，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后獲得dq坐 標(biāo)系下的電壓Ucd和
[0083] S5、將d軸電壓Vcd、Ud和ucd相加后獲得Udcmt，并將q軸電壓Vcq、u q和ucq相加后獲得 Uqout ;
[0084] S6、將并網(wǎng)逆變器正母線電壓VP和負(fù)母線電壓Vn的偏差信號(hào)通過(guò)第三PI控制器后 獲得Udiff ;
[0085] S7、將11(1。此、11(1。此和11(^通過(guò)空間矢量脈寬調(diào)制后獲得并網(wǎng)逆變器抑制高阻抗諧振 控制信號(hào)。
[0086] 上述抑制高阻抗諧振的控制方法，通過(guò)逆變器側(cè)電流閉環(huán)控制即通過(guò)控制并網(wǎng)逆 變器側(cè)電流來(lái)間接控制網(wǎng)側(cè)電流，相比于網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制直接控制并網(wǎng)逆變器輸給電網(wǎng) 的電流，逆變器側(cè)電流閉環(huán)控制更容易使系統(tǒng)穩(wěn)定，且使并網(wǎng)逆變器具有很好的靜、動(dòng)態(tài)性 能，同時(shí)可以更有效地保護(hù)電力電子功率開(kāi)關(guān)。通過(guò)將Udcmt、Uqcmt和Udiff通過(guò)空間矢量脈寬 調(diào)制后獲得并網(wǎng)逆變器抑制高阻抗諧振控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了抑制并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)電壓高阻抗 (等效LCL濾波器)時(shí)的諧振，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)并網(wǎng)逆變器網(wǎng)側(cè)電流的穩(wěn)定、可靠控制。
[0087]優(yōu)選地，上述步驟S4的具體步驟包括：
[0088] S41、根據(jù)公式 計(jì)算獲得uca和 Urf，其中，Rad為虛擬電阻的值，Cad為虛擬電容的值，虛擬電阻和虛擬電容串聯(lián)后并聯(lián)在濾波 電容的兩端，為邱坐標(biāo)系下濾波電容的電流，通過(guò)濾波電容輸出相電壓經(jīng)過(guò)微分后 獲得；
[0089] S42、利用電網(wǎng)電壓的空間位置角度0，將uca和uc{!通過(guò)坐標(biāo)變換后獲得ucd和u cq。本 領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，獲得ucd和ucq的方法并不限于通過(guò)上述步驟S41-S42來(lái)實(shí)現(xiàn)，也 可由其他方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0090] 上述抑制高阻抗諧振的控制方法，通過(guò)引入邱坐標(biāo)系下虛擬電容+電阻，即假定在 濾波電容的兩端并聯(lián)相互串聯(lián)的虛擬電阻和虛擬電容，來(lái)計(jì)算獲得Ud和Uq，這種虛擬電容 +電阻的分析方法，能夠使得高阻抗時(shí)的諧振得到很好的抑制，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性 和可靠性。
[0091] 優(yōu)選地，d軸電流給定信號(hào)G具體通過(guò)以下步驟獲得：
[0092] S8、獲取可再生能源實(shí)際的直流電壓Vdc和直流電壓給定值
[0093] S9、將實(shí)際的直流電壓Vdc和直流電壓給定值的偏差信號(hào)通過(guò)第四PI控制器后 獲得d軸電流給定信號(hào)
[0094] 優(yōu)選地，并網(wǎng)逆變器為T(mén)型三電平三相并網(wǎng)逆變器。
[0095]下面以基于虛擬電容+電阻的T型光伏三電平三相并網(wǎng)逆變器發(fā)電系統(tǒng)的抑制高 阻抗諧振的控制策略為例，如圖6所示，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0096] T型三電平三相光伏并網(wǎng)逆變器采用電網(wǎng)電壓定向的矢量控制，將電網(wǎng)電壓合成 矢量定在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸上，通過(guò)鎖相環(huán)得到電網(wǎng)電壓的空間位置角度0、d軸電壓Vcd和 q軸電壓Vcq。直流電壓的給定值匕:與實(shí)際的直流電壓Vd。的偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)PI控制器得到d軸 電流給定信號(hào)軸電流給定信號(hào)< 可以根據(jù)系統(tǒng)的要求，為了實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為1的逆變 (由于采用逆變器輸出電流閉環(huán)控制），q軸電流給定信號(hào)< = 。逆變器輸出三相電流 ia、ib、ic；經(jīng)過(guò)abc/a0/dq的坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換為同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的直流量d軸電流id、q軸電 流iq，d軸電流和q軸電流給定信號(hào)與實(shí)際的d軸電流和q軸電流的偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)PI控制器得 到Ud和u q。為了抑制電網(wǎng)電壓諧波對(duì)逆變器性能的影響，采用電網(wǎng)電壓前饋控制方法。為了 更好地抑制電網(wǎng)電壓高阻抗LCL濾波器諧振，將采集的電壓1!_、1^。、1^。經(jīng)過(guò)微分和虛擬電 容+電阻的方法得到Uca和Ucfl，經(jīng)坐標(biāo)變換得到Ucd和Ucq。將Uc;d、Ud和Vcd相加得到Udout，將Uc;q、Uq 和Vcq相加得到Uqciut。對(duì)于T型三電平逆變器，中點(diǎn)電壓波動(dòng)大小直接影響逆變器的性能。為 了抑制T型三電平中性點(diǎn)電壓波動(dòng)，T型三電平逆變器正母線電壓V P和負(fù)母線電壓Vn兩個(gè)電 壓的偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)PI控制器得到udlff，通過(guò)u dlff去控制小矢量的作用時(shí)間從而控制T型三電 平逆變器中點(diǎn)電壓平衡。11<^、11<^和11 (^通過(guò)空間矢量調(diào)制（3￥?￥1)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)1'型三電平光 伏并網(wǎng)逆變器的控制。如圖6所示的控制策略可以采用32位數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335 來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0097] 將上述控制方法通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)參數(shù)直流電壓為Edc = 650V，Rdc=l Q，L = 1.3mH，濾波電容C = 10uF，電網(wǎng)電壓相電壓有效值Vrms = 220V，直流母線電壓給定 g =625V，PWM開(kāi)關(guān)頻率為10K，實(shí)驗(yàn)Cad = 50yF，Rad = 20 Q。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，高阻抗Lg = ImH時(shí)T型三 電平三相逆變器輸出的相電壓uca。和相電流"的實(shí)驗(yàn)波形如圖7(a)和(b)所示。高阻抗1^ = 0.2mH時(shí)T型三電平三相逆變器輸出的相電壓uca。和相電流"的實(shí)驗(yàn)波形如圖8 (a)和(b)所 示。從圖7和圖8的對(duì)比實(shí)驗(yàn)波形可知，（1)沒(méi)有加 LCL濾波器諧振抑制逆變側(cè)電流閉環(huán)控制， 如果電網(wǎng)電壓高阻抗越大，其諧振越明顯；（2)通過(guò)虛擬電容+電阻的諧振抑制控制方法可 以很好的抑制電網(wǎng)電壓高阻抗的諧振。
[0098] 通過(guò)虛擬電容+電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)LCL諧振的抑制。其邱坐標(biāo)系下虛擬電容+電阻結(jié)構(gòu) 圖如圖9(a)和(b)所示。由圖9(a)和(b)可知，濾波電容的電流為：
(8)
[0100] 將式（8)離散化可得：
(9)
[0102]則虛擬電容+電阻的輸出電壓分別為：
00)
[0104] 實(shí)施例2
[0105] 對(duì)應(yīng)于實(shí)施例1，本施例提供一種抑制高阻抗諧振的控制裝置，如圖10所示，包括：
[0106] 獲取單元1，用于獲取濾波電容輸出相電壓、并網(wǎng)逆變器輸出電流、并網(wǎng)逆變器正 母線電壓VP和負(fù)母線電壓V n;
[0107] 第一計(jì)算單元2,用于將濾波電容輸出相電壓通過(guò)鎖相環(huán)轉(zhuǎn)換后獲得電網(wǎng)電壓的 空間位置角度9、d軸電壓Vd和q軸電壓V。。；
[0108] 第二計(jì)算單元3,用于將并網(wǎng)逆變器輸出電流和電網(wǎng)電壓的空間位置角度0通過(guò) abc/dq坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換后獲得dq坐標(biāo)系下的d軸電流id和q軸電流iq，并將d軸電流id與d軸電 流給定信號(hào)4的偏差信號(hào)通過(guò)第一 PI控制器后獲得Ud，并將q軸電流iq與q軸電流給定信號(hào) g的偏差信號(hào)通過(guò)第二PI控制器后獲得uq;
[0109] 第三計(jì)算單元4,用于根據(jù)濾波電容輸出相電壓和電網(wǎng)電壓的空間位置角度0，坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換后獲得dq坐標(biāo)系下的電壓Ucxi和Uq;
[0110] 第四計(jì)算單元5,用于將d軸電壓VcxNUd和Uc;d相加后獲得Udout，并將q軸電壓Vc;q、Uq和 Ucq相加后獲得Uqout;
[0111] 第五計(jì)算單元6，用于將并網(wǎng)逆變器正母線電Svp和負(fù)母線電壓偏差信號(hào)通過(guò) 第三PI控制器后獲得Udiff;
[0112] 控制信號(hào)輸出單元7,用于將11(1。此、11(1。此和1 1(11打通過(guò)空間矢量脈寬調(diào)制后獲得并網(wǎng) 逆變器抑制高阻抗諧振控制信號(hào)。
[0113] 上述抑制高阻抗諧振的控制裝置，通過(guò)逆變器側(cè)電流閉環(huán)控制即通過(guò)控制并網(wǎng)逆 變器側(cè)電流來(lái)間接控制網(wǎng)側(cè)電流，相比于網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制直接控制并網(wǎng)逆變器輸給電網(wǎng) 的電流，逆變器側(cè)電流閉環(huán)控制更容易使系統(tǒng)穩(wěn)定，且使并網(wǎng)逆變器具有很好的靜、動(dòng)態(tài)性 能，同時(shí)可以更有效地保護(hù)電力電子功率開(kāi)關(guān)。通過(guò)將Udcmt、Uqcmt和Udif f通過(guò)空間矢量脈寬 調(diào)制后獲得并網(wǎng)逆變器抑制高阻抗諧振控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了抑制并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)電壓高阻抗 (等效LCL濾波器)時(shí)的諧振，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)并網(wǎng)逆變器網(wǎng)側(cè)電流的穩(wěn)定、可靠控制。
[0114] 優(yōu)選地，第三計(jì)算單元具體包括：
[0115] 第六計(jì)算單元，用于根據(jù)公式
汁算獲得U。。和Uc；e，其中，Rad為 虛擬電阻的值，c a d為虛擬電容的值，虛擬電阻和虛擬電容串聯(lián)后并聯(lián)在濾波電容的兩端， ica和為邱坐標(biāo)系下濾波電容的電流，通過(guò)濾波電容輸出相電壓經(jīng)過(guò)微分后獲得；
[0117] 第七計(jì)算單元，用于利用電網(wǎng)電壓的空間位置角度0，將u。。和Urf通過(guò)坐標(biāo)變換后 丫守Ucd和Ucq 〇
[0118] 上述抑制高阻抗諧振的控制裝置，通過(guò)引入邱坐標(biāo)系下虛擬電容+電阻，即假定在 濾波電容的兩端并聯(lián)相互串聯(lián)的虛擬電阻和虛擬電容，來(lái)計(jì)算獲得Ud和Uq，這種虛擬電容 +電阻的分析方法，能夠使得高阻抗時(shí)的諧振得到很好的抑制，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性 和可靠性。
[0119] 優(yōu)選地，并網(wǎng)逆變器為T(mén)型三電平三相并網(wǎng)逆變器。
[0120] 實(shí)施例3
[0121] 本實(shí)施例提供一種抑制高阻抗諧振的控制系統(tǒng)，如圖11所示，包括并網(wǎng)逆變器10 和上述實(shí)施例的抑制高阻抗諧振的控制裝置20。
[0122] 并網(wǎng)逆變器10,其輸入端與可再生能源的輸出端連接，其每相輸出端與LC濾波器 的輸入端連接，其控制端與抑制高阻抗諧振的控制裝置的輸出端連接；
[0123] 抑制高阻抗諧振的控制裝置20,用于生成控制信號(hào)抑制并網(wǎng)逆變器高阻抗時(shí)LCL 濾波器的諧振。
[0124] 上述抑制高阻抗諧振的控制系統(tǒng)，通過(guò)逆變器側(cè)電流閉環(huán)控制即通過(guò)控制并網(wǎng)逆 變器側(cè)電流來(lái)間接控制網(wǎng)側(cè)電流，相比于網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制直接控制并網(wǎng)逆變器輸給電網(wǎng) 的電流，逆變器側(cè)電流閉環(huán)控制更容易使系統(tǒng)穩(wěn)定，且使并網(wǎng)逆變器具有很好的靜、動(dòng)態(tài)性 能，同時(shí)可以更有效地保護(hù)電力電子功率開(kāi)關(guān)。通過(guò)將Udcmt、Uqcmt和Udif f通過(guò)空間矢量脈寬 調(diào)制后獲得并網(wǎng)逆變器抑制高阻抗諧振控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了抑制并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)電壓高阻抗 (等效LCL濾波器)時(shí)的諧振，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)并網(wǎng)逆變器網(wǎng)側(cè)電流的穩(wěn)定、可靠控制。
[0125] 顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì) 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或 變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或 變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種抑制高阻抗諧振的控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 獲取濾波電容輸出相電壓、并網(wǎng)逆變器輸出電流、并網(wǎng)逆變器正母線電壓VP和負(fù)母線電 壓Vn; 將濾波電容輸出相電壓通過(guò)鎖相環(huán)轉(zhuǎn)換后獲得電網(wǎng)電壓的空間位置角度θ、(1軸電壓Vcd 和q軸電壓Vc;q; 將并網(wǎng)逆變器輸出電流和電網(wǎng)電壓的空間位置角度Θ通過(guò)abc/dq坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換后獲得 dq坐標(biāo)系下的d軸電流id和q軸電流iq，并將d軸電流id與d軸電流給定信號(hào)^:的偏差信號(hào)通 過(guò)第一 PI控制器后獲得Ud，并將q軸電流、與^軸電流給定信號(hào)^的偏差信號(hào)通過(guò)第二"控 制器后獲得Uq; 根據(jù)濾波電容輸出相電壓和電網(wǎng)電壓的空間位置角度Θ，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后獲得dq坐標(biāo)系下 的電壓Uc;d和Ucq; 將d軸電壓Vc;d、Ud和Ucd相加后獲得Udout，并將q軸電壓Vc；q、Uq和Ucq相加后獲得Uqout; 將并網(wǎng)逆變器正母線電壓VP和負(fù)母線電壓Vn的偏差信號(hào)通過(guò)第三PI控制器后獲得 Udiff ； 將11(1。1^、11(1_和11(1冊(cè)通過(guò)空間矢量脈寬調(diào)制后獲得并網(wǎng)逆變器抑制高阻抗諧振控制信 號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)濾波電容輸出相電壓和電網(wǎng)電壓 的空間位置角度Θ，獲得?ω和11。<!的具體步驟包括： 根據(jù)公式計(jì)算獲得U。。和Uc^，其中， Rad為虛擬電阻的值，Cad為虛擬電容的值，虛擬電阻和虛擬電容串聯(lián)后并聯(lián)在濾波電容的兩 端，和ice為αβ坐標(biāo)系下濾波電容的電流，通過(guò)濾波電容輸出相電壓經(jīng)過(guò)微分后獲得； 利用電網(wǎng)電壓的空間位置角度Θ，將U。。和Urf通過(guò)坐標(biāo)變換后獲得Ucxl和3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述d軸電流給定信號(hào)巧具體通過(guò)以下 步驟獲得： 獲取可再生能源實(shí)際的直流電壓Vd。和直流電壓給定值1^; 將實(shí)際的直流電壓Vd。和直流電壓給定值的偏差信號(hào)通過(guò)第四PI控制器后獲得d軸 電流給定信號(hào)4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述并網(wǎng)逆變器為T(mén)型三電平三 相并網(wǎng)逆變器。5. -種抑制高阻抗諧振的控制裝置，其特征在于，包括： 獲取單元，用于獲取濾波電容輸出相電壓、并網(wǎng)逆變器輸出電流、并網(wǎng)逆變器正母線電 壓VP和負(fù)母線電壓Vn; 第一計(jì)算單元，用于將濾波電容輸出相電壓通過(guò)鎖相環(huán)轉(zhuǎn)換后獲得電網(wǎng)電壓的空間位 置角度9、d軸電壓Vcd和q軸電壓Vcq; 第二計(jì)算單元，用于將并網(wǎng)逆變器輸出電流和電網(wǎng)電壓的空間位置角度Θ通過(guò)abc/dq 坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換后獲得dq坐標(biāo)系下的d軸電流id和q軸電流iq，并將d軸電流id與d軸電流給定 信號(hào)G的偏差信號(hào)通過(guò)第一PI控制器后獲得u d，并將q軸電流iq與q軸電流給定信號(hào)g的偏 差信號(hào)通過(guò)第二ΡΙ控制器后獲得uq; 第三計(jì)算單元，用于根據(jù)濾波電容輸出相電壓和電網(wǎng)電壓的空間位置角度Θ，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 后獲得dq坐標(biāo)系下的電壓ιω和uCq; 第四計(jì)算單元，用于將d軸電壓Vc;d、Ud和Ucd相加后獲得Udmjt，并將q軸電壓Vc;q、Uq和Ucq相 加后獲得Uqout; 第五計(jì)算單元，用于將并網(wǎng)逆變器正母線電壓VP和負(fù)母線電壓Vn的偏差信號(hào)通過(guò)第三 PI控制器后獲得Udlff; 控制信號(hào)輸出單元，用于將11<1。此、11(1。葉和11(11打通過(guò)空間矢量脈寬調(diào)制后獲得并網(wǎng)逆變器 抑制高阻抗諧振控制信號(hào)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第三計(jì)算單元具體包括： 第六計(jì)算單元，用于根據(jù)公式十算獲得Uc；a和Uci，其中，Rad為虛擬 電阻的值，Cad為虛擬電容的值，虛擬電阻和虛擬電容串聯(lián)后并聯(lián)在濾波電容的兩端，和 為邱坐標(biāo)系下濾波電容的電流，通過(guò)濾波電容輸出相電壓經(jīng)過(guò)微分后獲得； 第七計(jì)算單元，用于利用電網(wǎng)電壓的空間位置角度Θ，將U。。和Urf通過(guò)坐標(biāo)變換后獲得 Ucd萍口Ucq 〇7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述并網(wǎng)逆變器為T(mén)型三電平三相并網(wǎng) 逆變器。8. -種抑制高阻抗諧振的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括并網(wǎng)逆變器和如權(quán)利要求5-7任 一項(xiàng)所述的抑制高阻抗諧振的控制裝置； 并網(wǎng)逆變器，其輸入端與可再生能源的輸出端連接，其每相輸出端與LC濾波器的輸入 端連接，其控制端與抑制高阻抗諧振的控制裝置的輸出端連接； 抑制高阻抗諧振的控制裝置，用于生成控制信號(hào)抑制并網(wǎng)逆變器高阻抗時(shí)LCL濾波器 的諧振。
【文檔編號(hào)】H02J3/24GK105958533SQ201610389261
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】黃敏, 楊勇, 方剛, 盧進(jìn)軍, 劉滔, 蔣峰, 曾維波
【申請(qǐng)人】江蘇固德威電源科技股份有限公司