[發(fā)明專利]基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)雙模式組合控制方法

有效

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• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111769591B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張興;李明;郭梓暄;王繼磊;潘海龍;王楊;高倩;李飛
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發(fā)明公開了一種基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)雙模式組合控制方法，屬于電氣工程領(lǐng)域。本發(fā)明針對極弱電網(wǎng)下提出一種基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)雙模式組合控制方法，該方法通過電網(wǎng)阻抗辨識算法獲得基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)中某臺并網(wǎng)逆變器公共耦合點(diǎn)的等效電網(wǎng)阻抗，并根據(jù)等效電網(wǎng)阻抗逐漸增大，系統(tǒng)依次運(yùn)行在全電流源模式、混合模式和全電壓源模式，從而有效提升基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)在電網(wǎng)強(qiáng)弱變化情況下的穩(wěn)定性。本發(fā)明不僅實(shí)施簡單，而且大幅增加了基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)在電網(wǎng)阻抗大幅波動時的穩(wěn)定裕度，尤其保證了極弱電網(wǎng)下系統(tǒng)仍舊能夠穩(wěn)定運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的電網(wǎng)適應(yīng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)控制方法，尤其是涉及一種基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)雙模式組合控制方法，屬于電氣工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前世界各地已不斷增加對風(fēng)能、太陽能等可再生新能源的開發(fā)使用，尤其是中國、美國和印度等地建設(shè)投運(yùn)了MW級以上的大型荒漠光伏電站，新能源發(fā)電滲透率越來越高。而且，對于場地開闊的荒漠電站，采用集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有簡潔、高效、維護(hù)簡單等特點(diǎn)，得到了廣泛的運(yùn)用。另外，大型光伏電站中光伏并網(wǎng)逆變器與箱式變電站的連接是整個光伏發(fā)電系統(tǒng)中關(guān)鍵的一步，基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)方案對節(jié)省建設(shè)投資成本與占地面積有著一定的實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義，已經(jīng)成為大型光伏電站的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案。然而，由于這種高滲透率的集中式光伏發(fā)電逆變器大多接入多臺集中式大功率光伏并網(wǎng)逆變器，長距離輸電線路和變壓器將系統(tǒng)互連并連接公共電網(wǎng)，系統(tǒng)將表現(xiàn)出高電網(wǎng)阻抗的弱電網(wǎng)或極弱電網(wǎng)特性。弱電網(wǎng)或極弱電網(wǎng)特性將導(dǎo)致棄風(fēng)、棄光和電網(wǎng)故障頻發(fā)，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)和新能源發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至引發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)故障。并且，考慮到風(fēng)電和光伏等新能源發(fā)電具有時段性、隨機(jī)性和出力波動的特點(diǎn)，往往會引起系統(tǒng)等效電網(wǎng)阻抗大幅波動，使電網(wǎng)呈現(xiàn)出強(qiáng)弱電網(wǎng)變化特性，這一特性給基于雙分裂變壓器的多逆變器系統(tǒng)的運(yùn)行在傳統(tǒng)單一電流源模式時的穩(wěn)定性帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

目前，針對弱電網(wǎng)或極弱電網(wǎng)下的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性控制方法，既有學(xué)術(shù)論文對此做了深入的理論分析，也有實(shí)際應(yīng)用的工程方法。而且，現(xiàn)有的雙模式控制既包括了“并網(wǎng)模式/孤島模式”，也包括“電流源模式/電壓源模式”，然而，基于“并網(wǎng)模式/孤島模式”的雙模式控制并不能解決弱電網(wǎng)或極弱電網(wǎng)下的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性問題，例如：

1)孫麗和鄭恩讓發(fā)表于2017年《計(jì)算機(jī)仿真》第34卷第8期上的《雙模式逆變器獨(dú)立供電穩(wěn)定性能控制策略研究》一文。該文提出了一種微網(wǎng)中并網(wǎng)/獨(dú)立雙模式逆變器控制方案，該方案通過將準(zhǔn)比例諧振控制和比例復(fù)數(shù)積分控制引入下垂控制策略兩種方案，基于αβ坐標(biāo)系的這兩種控制算法無需解耦，有效抑制了電壓波動。該文獻(xiàn)所提雙模式控制針對的是逆變器并網(wǎng)狀態(tài)與離網(wǎng)狀態(tài)兩種模式，未涉及逆變器在并網(wǎng)情況下由于電網(wǎng)阻抗變化所引起的電流源與電壓源模式之間相互切換的問題。

2)李響、李慶光和朱寧輝等人發(fā)表于2018年《電氣應(yīng)用》第37卷第6期上的《電網(wǎng)和負(fù)載不平衡條件下的雙模式逆變器控制研究》一文。該文研究了負(fù)載和電網(wǎng)處于不平衡條件下的雙模式逆變器控制，提出了并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種情況下的逆變器電壓正負(fù)序分量提取的方法，實(shí)現(xiàn)了在電網(wǎng)電壓不平衡時快速跟蹤電網(wǎng)變化以改善電網(wǎng)不平衡對逆變器的影響。該文獻(xiàn)未涉及電網(wǎng)阻抗引起的弱電網(wǎng)場景對逆變器穩(wěn)定性的影響，也未涉及多逆變器系統(tǒng)電流源模式和電壓源模式之間的雙模式切換的問題。

為此，有文獻(xiàn)提出基于“電流源模式/電壓源模式”的雙模式控制雖然可以提升弱電網(wǎng)下的單逆變器系統(tǒng)穩(wěn)定性，但是不涉及多逆變器系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，例如：