[發明專利]弱電網下具有電網電壓前饋滯后補償的并網逆變器控制方法

有效

• 申請號: 201710770173.5
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107332281B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 張興;李明;楊瑩;張行;李飛
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 34118 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王挺<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種弱電網下具有電網電壓前饋滯后補償的并網逆變器控制方法。本發明針對弱電網情況下采用電網電壓直接前饋導致的并網逆變器穩定性問題，提出一種電網電壓前饋滯后補償的控制方法，該方法通過在電網電壓前饋通道上增加低通濾波環節的方式，保證了并網逆變器與電網電壓直接前饋控制的基波增益相同，實現了基波的無穩態誤差跟蹤。本發明不僅能夠抑制電網背景諧波，而且大幅增加了并網逆變器在弱電網情況下的相位裕度，提高了并網逆變器的電網適應性。

技術領域

本發明涉及并網逆變器系統的控制方法，尤其是涉及一種弱電網下具有電網電壓前饋滯后補償的并網逆變器控制方法。

背景技術

隨著分布式發電系統的迅速發展，并網逆變器得到廣泛應用。由于在地處偏遠的分布式發電系統中，長距離傳輸線以及大量變壓裝置的存在會給電網帶來一個不可忽略的等效阻抗，使得電網呈現弱電網特性。在具有高阻抗的弱電網情況下，逆變器與電網之間會形成一個動態的互聯系統，該系統在其公共耦合點(point of common coupling，PCC)會造成并網逆變器控制系統帶寬下降，影響其控制穩定性。并網逆變器采用電網電壓直接前饋能夠有效補償電網背景諧波所導致的電流諧波從而獲得了廣泛的應用，但是有文獻指出弱電網情況下采用電網電壓直接前饋控制會大幅降低并網逆變器的穩定裕度，可能導致并網逆變器不穩定，例如許津銘、謝少軍和唐婷發表于2014年8月25日《中國電機工程學報》第34卷第24期上的《弱電網下LCL濾波并網逆變器自適應電流控制》，該文指出弱電網下電網電壓比例前饋會形成正反饋通道，大幅降低LCL型并網逆變器的穩定裕度，甚至導致系統不穩定。

為此，錢強、謝少軍和季林等發表于2016年11月20日《中國電機工程學報》第36卷第22期上的《一種提升逆變器對電網適應能力的電流控制策略》，該文指出可以通過降低電網電壓的前饋增益，以提高并網逆變器的穩定裕度，該方法在一定程度上改善了并網逆變器的穩定性，但是該方法會使并網逆變器基波增益大幅降低，不利于基波跟蹤，增加了并網電流反饋值和指令值之間的穩態誤差。

另外，在弱電網下可以通過降低鎖相環的帶寬來提高并網逆變器穩定性，例如：吳恒、阮新波和楊東升發表于2014年10月25日《中國電機工程學報》第34卷第30期上的《弱電網條件下鎖相環對LCL型并網逆變器穩定性的影響研究及鎖相環參數設計》，該文根據相角裕度要求對鎖相環的參數進行設計，改變了鎖相環的帶寬，增強了逆變器在電流源模式下對不同電網阻抗的適應性，但是這類方法大幅降低了并網逆變器鎖相的快速性，此時，如果電網阻抗很大，為了使得并網逆變器穩定運行，鎖相環帶寬需要調到很低，此時，不適用于動態性能要求高的場合。

綜上所述，現有技術存在以下問題：

(1)針對弱電網情況，現有文獻采用電網電壓直接前饋控制的方法會造成并網逆變器的穩定性大幅降低，通過降低電網電壓的前饋增益可以提升系統穩定性，但是該方法會降低基波增益，增加了并網電流反饋值和指令值之間的穩態誤差，不利于基波跟蹤；

(2)現有基于電網電壓前饋的控制方案中，均未涉及通過在電網電壓前饋通道中添加低通濾波環節構成電網電壓前饋滯后補償來實現逆變器并網穩定的問題。

發明內容

為克服上述各種技術方案的局限性，針對弱電網情況下采用電網電壓直接前饋導致的并網逆變器穩定性問題，提出一種電網電壓前饋滯后補償的控制方法，該方法通過在電網電壓前饋通道上增加低通濾波環節的方式，保證了并網逆變器與電網電壓直接前饋控制的基波增益相同，實現了基波的無穩態誤差跟蹤。本發明不僅能夠抑制電網背景諧波，而且大幅增加了并網逆變器在弱電網情況下的相位裕度，提高了并網逆變器的電網適應性。

本發明的目的是這樣實現的。本發明提出了一種弱電網下具有電網電壓前饋滯后補償的并網逆變器控制方法，本控制方法的主要步驟如下：