[發明專利]基于自抗擾虛擬同步機的準Z源逆變器并網系統及方法

有效

• 申請號: 202110209196.5
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN112803481B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 馬大中;曹星晨;王睿;孫秋野;孫城皓;杜思函;王鵬程;朱方麟;鄧林江
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

本申請提出一種基于自抗擾虛擬同步機的準Z源逆變器并網系統及方法，其中系統包括：采集模塊、拓撲模塊、判斷模塊、計算輸出模塊；方法包括：采集所述拓撲模塊中各種信號，并將所述各種信號傳遞給所述計算模塊；判斷準Z源的光伏逆變器的電路工作狀態，并將所述電路工作狀態傳遞給所述計算輸出模塊；使用所述各種信號以及工作狀態計算建立目標函數，計算使所述目標函數最小時對應的開關狀態，并為逆變橋提供驅動信號。本申請提高了系統供電可靠性，使得逆變器具有升壓功能，對外界干擾具有良好的適應性，從而保證系統的閉環穩定性，使得逆變器具有更好的干擾抑制能力和慣性，有效抑制直流側電壓擾動，大大提升了系統響應速度和穩定性。

技術領域

本發明屬于電力電子電能變換技術領域，具體涉及一種基于自抗擾虛擬同步機的準Z源逆變器并網系統及方法。

背景技術

目前，分布式發電和微電網技術的迅速發展，使得電力系統中以電力電子變換器為接口的分布式電源的占比不斷升高，極大推動了獨立型微電網的實際應用。但是各種新能源發電具有較強的間歇性、隨機性，其產生的電壓和電網電壓存在一定的差異，需要經過電力電子變換器接口對電能整理后統一分配，才能供給負載或者達到并網條件后并入大電網。逆變器作為獨立微網的接口，其可靠運行至關重要。相較于傳統的逆變器，準Z源逆變器具有允許橋臂直通、輸入電流連續和電容電壓應力減小等優點。但是目前針對準Z源逆變器的并網問題，還無法解決微電網波動帶來的影響。

同時大量不提供慣性的電力電子設備接入微網后，同步發電機提供慣性的比例降低，會導致系統總慣性減小。負荷功率變化，電網頻率不符標準，這將對電網的穩定運行產生不利影響。同時傳統P-Q和V-F并網控制方法為了獲得電網相位需要引入鎖相環，但鎖相環跟蹤相位的動態響應速度慢，當有多個鎖相環時容易發生互鎖，難以得到精確的電網相位，會影響系統的穩定性。在弱電網環境下影響更大，由于弱電網對PCC處電壓和頻率支撐作用比較弱，并網點電壓容易發生畸變，鎖相環難以得到精確的電網相位。

當獨立微網功率變化時，傳統的PID控制可以抑制變化帶來的影響，但是響應速度較慢，動態擾動不能迅速衰減，控制器性能變差。雖然已經在逆變器中采用了模型預測技術，加快了動態響應速度，但電網側發生波動時，仍然會由于電感發生飽和造成電感參數發生變化，使得控制模型參數變化，導致整個并網系統的穩定性降低。同時，當功率發生波動時會造成逆變器直流側擾動，很容易讓逆變器失去穩定性。傳統模型預測并不能解決直流側擾動帶來的影響，所以需要更先進的并網方法解決以上的一些問題。

發明內容

針對現有模型預測并網技術的不足，本發明提供了一種基于自抗擾虛擬同步機的準Z源逆變器并網系統及方法，改善了電網側波動時傳統鎖相環精確度不高的問題和逆變器動態響應慢的問題，增強了系統抗擾能力。同時為電網引入了慣量和阻尼，使微電網總慣性增加，系統在孤島條件下能夠更加穩定。

本發明技術方案如下：

一方面，本申請提出一種基于自抗擾虛擬同步機的準Z源逆變器并網系統，應用于含準Z源的光伏逆變器拓撲結構中，包括：采集模塊、拓撲模塊、判斷模塊、計算輸出模塊；

所述采集模塊、拓撲模塊、判斷模塊、計算輸出模塊依次順序相連接；

所述采集模塊，用于采集所述拓撲模塊中各種信號，并將所述各種信號傳遞給所述計算輸出模塊，

所述拓撲模塊，用于提供準Z源的光伏逆變器拓撲結構；

所述判斷模塊，用于判斷準Z源的光伏逆變器的電路工作狀態，并將所述電路工作狀態傳遞給所述計算輸出模塊；

所述計算輸出模塊，使用所述各種信號以及電路工作狀態計算建立目標函數，計算使所述目標函數最小時對應的開關狀態，并為逆變橋提供驅動信號。

所述各種信號包括：并網功率、并網電壓、并網頻率、逆變器輸出的三相電流、濾波后的電壓信號以及直流側電流值。