[發明專利]基于并聯虛擬阻抗的PCC電壓不平衡與諧波抑制方法

在審

• 申請號: 201710292359.4
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107134798A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 裴雪軍;陳志;楊敏
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26;H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 趙偉,李智

技術領域

本發明屬于微電網逆變器控制技術領域，更具體地，涉及一種基于并 聯虛擬阻抗(Parallel Virtue Impedance，PVI)的PCC電壓不平衡與諧波抑 制方法。

背景技術

現代電力系統正從傳統集中式發電模式逐步發展為分布式發電模式， 微電網作為分布式電源的有效載體，主要由電力電子變流器裝置、儲能裝 置、保護以及負荷控制等設備構成，可運行在并網與孤島兩種模式，是分 布式電源接入大電網的有效途徑，也是智能電網的重要組成部分。

三相電壓源型逆變器(Voltage Source Inverter，VSI)通常只對基波正 序分量進行閉環控制，VSI的基波正序等效輸出阻抗極小；而對負序分量和 諧波來說，相當于是開環控制，因此負序和諧波的等效輸出阻抗很大。在 以VSI為接口的低壓微電網中，當系統中只有平衡負載和線性負載時，公 共接入點(Point of Common Coupling，PCC)處A、B、C三相電壓完全 平衡(幅值相等、相位互差120°)，沒有明顯的諧波畸變。但是，當系統 中帶有不平衡負載時(如單相負載、兩相相間負載等)，相當于在負載側 接入負序電流源，負序電流在逆變器的輸出阻抗上產生負序壓降，從而導 致PCC處三相電壓不平衡。當系統中帶有非線性負載時(如晶閘管變頻調 速裝置、不控整流裝置等)，相當于在負載側接入諧波電流源，諧波電流 在逆變器輸出阻抗上產生諧波壓降，從而會導致PCC處電壓諧波畸變。PCC 處的不平衡與諧波電壓將影響其他用電設備的正常工作，導致比如磁性元 件過熱、損耗增大等，極大降低系統的性能和效率。

面對上述問題，現有方法是對PCC處三相電壓的不平衡與諧波抑制分 開處理，分別控制；對三相電壓不平衡的處理方法大多基于對稱分量法， 對三相電壓進行正負序分解，提取負序分量，通過對負序分量進行閉環控 制來抑制三相電壓的不平衡。在諧波抑制方面，有一種在電壓控制回路中 合成諧波阻抗來抑制微電網諧波的方法，也有采用基于單周控制技術的有 源濾波器來消除諧波的方法；上述這些方法的控制目標和控制方法相對單 一，只適用于不平衡負載或非線性負載中的一種工況；當系統中既有不平 衡負載又有非線性負載時，為了同時抑制PCC處電壓三相不平衡與諧波， 控制系統將十分復雜。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于并聯虛 擬阻抗的PCC電壓不平衡與諧波抑制方法，其目的在于通過減小負載電流 中的負序或諧波分量在輸出阻抗上產生的負序或諧波壓降，解決微電網中 PCC處電壓不平衡或諧波畸變問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于并聯虛擬 阻抗的PCC電壓不平衡與諧波抑制方法，通過在微網逆變器的PCC處并聯 較小的虛擬的負序和/或諧波阻抗Z_v，使微網逆變器總的等效輸出負序和/ 或諧波阻抗小于虛擬的阻抗Z_v，以減小負載電流中的負序分量和/或諧波分 量在輸出阻抗上產生的壓降，抑制PCC處的不平衡與諧波電壓，改善微網 系統的電壓質量。

優選地，上述的PCC電壓不平衡與諧波抑制方法，通過dq同步旋轉坐 標變換將負序分量轉變為dq坐標系下的2倍頻分量，將5次諧波分量、7 次諧波分量均轉變為dq坐標系下的6倍頻分量；通過在PCC處并聯2倍頻 的虛擬阻抗來抑制PCC電壓不平衡，通過在PCC處并聯6倍頻的虛擬阻抗 來抑制PCC電壓的5次諧波分量和7次諧波分量。

優選地，上述PCC電壓不平衡與諧波抑制方法，通過在dq坐標下采用 中心頻率為2倍頻或6倍頻的二階帶通濾波器提取PCC電壓中的不平衡或 諧波分量，并將該分量前饋至電感電流PI控制器的參考值處，達到等效于 在PCC處并聯2倍頻或6倍頻的虛擬阻抗的目的。

為實現本發明的目的，按照本發明的另一個方面，提供了一種基于并 聯虛擬阻抗的PCC電壓不平衡與諧波抑制方法，包括如下步驟：

(1)通過dq同步旋轉坐標變換將PCC處的負序分量和/或諧波分量轉 換為倍頻分量；

(2)在dq坐標系下利用倍頻分量對應頻率的帶通濾波器提取PCC電 壓中的負序分量和/或諧波分量；

(3)將提取的負序分量和/或諧波分量前饋至電感電流PI控制器參考 值處，等效為在PCC處并聯了一個負序和/或諧波虛擬阻抗，使得微網逆變 器總的輸出阻抗在不平衡或諧波頻率處的阻抗值極大地減小，以降低負載 電流中的負序和/或諧波分量在輸出阻抗上產生的壓降。