[發明專利]一種抑制并網逆變器頻率耦合效應的低帶寬對稱鎖相方法

有效

• 申請號: 202010397117.3
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111525922B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 徐海亮;聶飛;王詩楠;李志;嚴慶增;趙仁德
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: H03L7/089
• 分類號: H03L7/089
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種抑制并網逆變器頻率耦合效應的低帶寬對稱鎖相方法，該方法構建了一種低帶寬且控制結構對稱的鎖相環小干擾模型，通過鑒相器、環路濾波器和壓控振蕩器實現，鑒相器將輸入的三相擾動電壓經過正反Park變換，環路濾波器將鑒相器輸出的電網電壓d、q軸小擾動分量分別經過比例積分調節器，輸出的兩角頻率經積分環節后反饋給鑒相器，壓控振蕩器對環路濾波器輸出的角頻率分量求平均值并積分運算，獲得小擾動輸出。本發明能夠明顯降低鎖相環回路帶寬且控制結構對稱，當電網電壓出現次同步擾動分量時，能夠明顯抑制并網逆變器電流響應中的頻率耦合分量的幅值，進而增強系統穩定性，對于開展系統的穩定性分析具有較好的借鑒意義。

技術領域

本發明屬于分布式發電并網逆變器、鎖相環研究領域，尤其涉及一種抑制并網逆變器頻率耦合效應的低帶寬對稱鎖相方法。

背景技術

近些年來，隨著新能源分布式發電的飛速進展，三相并網逆變器得到了廣泛的應用。然而并網逆變器與電網之間的相互作用對整個系統的穩定性提出了巨大的考驗，目前常見的穩定性分析方法主要是通過建立阻抗模型，利用相關判據進行判穩。此時，整個系統被視作是一個單輸入單輸出的系統，即當電網電壓出現某一頻率的擾動時，與之相對應的時同一頻率的電流擾動。

但是，當并網逆變器中鎖相環帶寬較大、電流控制器不對稱、直流母線電容容量較小時，原有的單輸入單輸出系統便轉換成為單輸入雙輸出系統，也就是說當電網電壓出現某一頻率的擾動時，對應的電流響應除了原有的同一頻率擾動分量外，還包含有另一頻率的電流擾動分量。這種現象被定義為頻率耦合效應，此時，原有的穩定性判據便不再適用。

基于上述問題，國內外專家學者通過對并網逆變器系統進行建模，并指出可能導致頻率耦合效應出現的多種原因，并推導出對應阻抗模型來描述頻率耦合效應。除此之外，還有文獻推導了鎖相環造成頻率耦合效應的并網逆變器解析阻抗模型，但其并未對針對鎖相環帶寬及其控制不對稱進行改進。因而從鎖相環結構入手對其進行改進，得到一種能夠有效降低帶寬且控制結構對稱的鎖相方法對抑制頻率耦合效應有著至關重要的作用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種抑制并網逆變器頻率耦合效應的低帶寬對稱鎖相方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種抑制并網逆變器頻率耦合效應的低帶寬對稱鎖相方法，通過鑒相器、環路濾波器和壓控振蕩器實現；

所述鑒相器將輸入的三相擾動電壓經過正反Park變換得到控制坐標系下采用d軸定向時的并網點擾動電壓q軸分量和采用q軸定向時的并網點擾動電壓d軸分量送入環路濾波器：

式中，上標“c”表示控制坐標系，即鎖相環所在坐標系；V₁為電網電壓靜態工作點；為系統坐標系下采用q軸定向時的擾動電壓d軸分量；為系統坐標系下采用q軸定向時的擾動電壓q軸分量；Δθ_q表示電網電壓實際相位與采用q軸定向時鎖相環輸出相位的差值；Δθ_d表示電網電壓實際相位與采用d軸定向時鎖相環輸出相位的差值；

所述環路濾波器將鑒相器輸出的電網電壓d、q軸小擾動分量分別經比例積分調節器后，得到采用d軸定向時的角頻率分量Δω_d和采用q軸定向時的角頻率分量Δω_q：

式中，k_pp表示鎖相環路濾波器中比例參數，k_pi表示鎖相環路濾波器中積分參數；為系統坐標系下采用d軸定向時的擾動電壓d軸分量，為系統坐標系下采用q軸定向時的擾動電壓q軸分量；

兩角頻率Δω_d、Δω_q經積分環節后，得到鑒相器正反Park變換中所需角度Δθ_q、Δθ_d：