[發明專利]基于狀態反饋的鎖相環帶寬自適應并網逆變器控制方法

有效

• 申請號: 201910516333.2
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110311416B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 張興;李明;張軍軍;董瑋
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40;H02M7/5387
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開了一種基于狀態反饋的鎖相環帶寬自適應并網逆變器控制方法。本發明針對弱電網情況下并網逆變器存在的穩定裕度下降甚至不穩定的問題，在通過基于微分負反饋的狀態反饋控制實現了并網逆變器低頻諧振的同時，通過離散傅里葉算法檢測并網逆變器低頻段的諧波幅值來自適應調整并網逆變器的鎖相環帶寬，進一步保證了并網逆變器在弱電網下相位裕度，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，尤其是涉及一種基于狀態反饋的鎖相環帶寬自適應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。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，造成并網逆變器控制系統帶寬下降，影響其控制穩定性。

弱電網情況下，采用增加控制環路的手段達到削弱或抑制諧振目的的方案稱為有源阻尼方案，而通常通過反饋的全部或部分狀態變量至逆變器前向通道，配置閉環系統的極點位置以穩定系統，這類方法可統一于狀態反饋控制的極點配置，例如：中國專利文獻CN103326386 B于2015年6月17日授權公告的《一種基于電容電壓的并網逆變器有源阻尼方法》，是通過設置基于電容電壓的有源阻尼環節對LCL濾波器的諧振進行抑制。對于LCL濾波器，通過選擇所述有源阻尼環節的比例系數和微分階次，保證了LCL濾波器諧振抑制足夠的阻尼。但是，該文考慮的是并網逆變器LCL型濾波器本身存在的諧振問題，并未涉及逆變器在并弱電網情況下如何通過有源阻尼來提高穩定裕度的問題；并且，存在當電網阻抗較大時，采用狀態反饋來改變被控對象的特性，無法使系統低頻接近不穩定的極點移動到左半平面，使系統穩定。

另外，在弱電網下可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，通過改變鎖相環的帶寬，來增強逆變器在電流源模式下對不同電網阻抗的適應性，但是該方法大幅降低了并網逆變器鎖相的快速性，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，現有文獻采用基于電容電壓的并網逆變器有源阻尼方法來實現狀態反饋，但是存在當電網阻抗較大時，采用狀態反饋來改變被控對象的特性，無法使系統低頻接近不穩定的極點移動到左半平面，從而實現系統穩定裕度的提升；

(2)現有弱電網下的并網逆變器控制方案中，均未涉及通過基于狀態反饋的鎖相環帶寬自適應方案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，針對弱電網情況下并網逆變器存在的穩定裕度下降甚至不穩定的問題，提出基于狀態反饋的鎖相環帶寬自適應并網逆變器控制方法，該方法通過在通過基于微分負反饋的狀態反饋控制實現了并網逆變器低頻諧振的同時，通過離散傅里葉算法檢測并網逆變器低頻段的諧波幅值來自適應調整并網逆變器的鎖相環帶寬，進一步保證了并網逆變器在弱電網下相位裕度，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。本發明提供了一種基于狀態反饋的鎖相環帶寬自適應并網逆變器控制方法，包括以下步驟：

步驟1，采集輸出并網電流i_ga、i_gb、i_gc，以及電容電壓u_ca、u_cb、u_cc；