[發(fā)明專(zhuān)利]基于單元有功備用的級(jí)聯(lián)型逆變器虛擬同步控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910256794.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110071523B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張興;胡玉華;毛旺;趙濤;王付勝;戴之強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 合肥和瑞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發(fā)明為一種基于單元有功備用的級(jí)聯(lián)型逆變器虛擬同步控制方法，目的是為了解決級(jí)聯(lián)H橋光伏逆變器不具備同步電機(jī)特性，不能參與電網(wǎng)調(diào)頻，同時(shí)光照突變可能導(dǎo)致H橋單元過(guò)調(diào)制的問(wèn)題。步驟包括：直流側(cè)電壓控制；虛擬同步控制，采用在備用H橋單元輸出功率上疊加調(diào)頻功率，其余H橋單元運(yùn)行于最大功率點(diǎn)，得到并網(wǎng)有功功率和并網(wǎng)無(wú)功功率的指令值；網(wǎng)側(cè)電流控制；三次諧波注入控制，通過(guò)對(duì)備用H橋單元的初始調(diào)制信號(hào)注入反向三次諧波，其余H橋單元的初始調(diào)制信號(hào)注入正向三次諧波以降低H橋單元調(diào)制度。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)單相級(jí)聯(lián)H橋光伏逆變器具備同步電機(jī)特性，參與電網(wǎng)調(diào)頻，同時(shí)降低H橋單元調(diào)制度防止過(guò)調(diào)制，且算法簡(jiǎn)單，工程易實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于單元有功備用的級(jí)聯(lián)型逆變器虛擬同步控制方法，屬于級(jí)聯(lián)型逆變器虛擬同步控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光伏并網(wǎng)發(fā)電由于提供清潔能源，且環(huán)境友好而備受關(guān)注。面對(duì)如何提高光伏系統(tǒng)效率、降低發(fā)電成本等問(wèn)題，級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變器由于其模塊化易拓展、系統(tǒng)效率高、并網(wǎng)電流總諧波失真小等優(yōu)勢(shì)而成為研究的熱點(diǎn)。

傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)型光伏逆變器各直流側(cè)光伏陣列采用獨(dú)立的最大功率跟蹤控制，以實(shí)現(xiàn)光伏陣列的最大效率。然而，由于并網(wǎng)逆變器不存在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼，其大規(guī)模接入將進(jìn)一步降低電網(wǎng)應(yīng)對(duì)功率波動(dòng)的能力。隨著光伏系統(tǒng)在電網(wǎng)中滲透率的不斷提高，其對(duì)電力系統(tǒng)的影響引起人們極大的關(guān)注。采用虛擬同步控制技術(shù)使逆變器模擬同步發(fā)電機(jī)的慣性和阻尼特性，可以響應(yīng)電網(wǎng)頻率變化，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)友好性。另一方面，由于光伏陣列的光照強(qiáng)度、溫度等差異，會(huì)導(dǎo)致單相級(jí)聯(lián)型系統(tǒng)相內(nèi)各H橋單元輸出功率不同，部分H橋單元出現(xiàn)過(guò)調(diào)制，最終導(dǎo)致并網(wǎng)電流發(fā)生畸變，降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。因此，研究級(jí)聯(lián)H橋光伏逆變器的虛擬同步控制方法，同時(shí)保證在虛擬同步控制過(guò)程中各H橋單元不過(guò)調(diào)制，具有突出的工程意義。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)光伏逆變器的虛擬同步控制方法和H橋單元調(diào)制算法研究較多。如2017年IEEE文獻(xiàn)“Power Routing for cascaded H-bridge converters”Y.Ko,M.Andresen,G.Buticchi and M.Liserre,《IEEE Transactions on Power Electronics》，2017,32(12)，9435-9446(“級(jí)聯(lián)H橋變化器的功率路由控制”，《IEEE學(xué)報(bào)-電力電子期刊》2017年第32卷第12期9435-9446頁(yè))提出了一種在單相級(jí)聯(lián)H橋逆變器中對(duì)過(guò)調(diào)制單元注入正向1/6三次諧波以降低其調(diào)制度，防止過(guò)調(diào)制，對(duì)未過(guò)調(diào)制單元注入反向的三次諧波。但該方法只能保證注入正向三次諧波的H橋單元不過(guò)調(diào)制，由于注入的反向三次諧波含量較高，可能使得原本未過(guò)調(diào)制的H橋單元注入三次諧波后過(guò)調(diào)制。

文獻(xiàn)《電網(wǎng)技術(shù)》2019年第43卷第2期514-520頁(yè)“張海崢，張興，李明，張行，管瑋琦，趙為.一種有功備用式光伏虛擬同步控制策略”提出了一種基于有功備用的三相全橋光伏逆變器虛擬同步控制方法，采用逆變器整體功率留有一定備用的方式實(shí)現(xiàn)光伏逆變器的調(diào)頻調(diào)壓功能，且間隔一段時(shí)間進(jìn)行最大功率跟蹤控制。但該方法針對(duì)集中式逆變器，在虛擬同步過(guò)程中所有光伏陣列均偏離最大功率點(diǎn)，會(huì)造成較多的功率損失從而降低光伏發(fā)電效率。

文獻(xiàn)《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》2017年第37卷第2期433-443頁(yè)“涂春鳴，蘭征，肖凡，等.具備同步電機(jī)特性的級(jí)聯(lián)型光伏發(fā)電系統(tǒng)”提出了一種具備同步電機(jī)特性的級(jí)聯(lián)型光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏陣列采用獨(dú)立的最大功率點(diǎn)跟蹤控制，儲(chǔ)能作為功率緩沖單元，能平抑光伏隨機(jī)性功率波動(dòng)并響應(yīng)電網(wǎng)頻率變化。但該方法的虛擬同步特性依賴(lài)于儲(chǔ)能單元，需要對(duì)傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)型光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)成本較高，且儲(chǔ)能與光伏的協(xié)調(diào)控制較復(fù)雜。

綜上所述，現(xiàn)有級(jí)聯(lián)H橋光伏逆變器的虛擬同步控制方法主要存在如下問(wèn)題：

(1)現(xiàn)有技術(shù)研究未涉及級(jí)聯(lián)H橋光伏逆變器具備同步電機(jī)特性同時(shí)保證各H橋單元不過(guò)調(diào)制的方法；