[发明专利]并网变换器的稳定性控制方法及装置

说明书

本申请公开一种并网变换器的稳定性控制方法及装置，所述方法包括：获取并网变换器的电网侧电压或电流；从所述电网侧电压或电流中提取主导谐波的频率和幅值；根据所述主导谐波的频率和幅值，确定所述并网变换器的振荡模式，以选择相应的并网稳定性控制策略执行。本申请在不增加系统成本的基础上，通过自动检测并网变换器的电网侧输出电流或电压中主导谐波的频率和幅值，判断并网变换器是否发生谐振或次、超同步振荡，并根据判断结果自动地对控制策略做出调整，以使并网变换器稳定运行，从而提高并网变换器应对复杂多变的电网环境的稳定运行能力。

技术领域

本申请涉及新能源技术领域，尤其涉及一种并网变换器的稳定性控制方法及装置。

背景技术

并网变换器为滤除开关频率级的高频谐波，往往需要在交流输入或输出端装配高阶滤波器，目前得到广泛应用的LCL滤波器便是其中的一种。在相同的滤波性能要求下，采用高阶滤波不仅可以减少滤波器的体积，节省系统成本，还有助于增加系统的功率密度。然而，高阶滤波器的输出特性不仅给并网变换器并网运行带来了谐振风险，还在新能源高比例、高电网渗透率发电系统中引入了次、超同步振荡问题。

对于次、超同步振荡问题，可以通过优化锁相环及电流调节器参数【文献“周诗颍，邹旭东，童力，等.考虑锁相环影响的LCL型并网变换器电流环控制器参数设计[J].中国电机工程学报，2016，36(4)：1075-1089.”】或优化电流控制环的电压前馈环节【文献“杨东升，阮新波，吴恒，等.提高LCL型并网逆变器对弱电网适应能力的虚拟阻抗方法[J].中国电机工程学报，2014，34(15)：2327-2335.”】等方法重塑并网变换器的输出阻抗特性(以下称其为阻抗重塑方法)来解决。而增强并网变换器的阻尼能力，则是解决其并网谐振问题的出发点。

常用的阻尼强化方法分无源阻尼和有源阻尼两种。其中，无源阻尼方法实现简单，只需在并网变换器交流输入或输出端装配的高阶滤波器支路中串联或并联电阻便可实现，但使用电阻会降低并网变换器的发电效率，同时还带来了额外的散热问题；正因如此，业界更倾向于使用无额外功率损耗的有源阻尼方法。有源阻尼方法可分为于基于状态反馈【文献“沈国桥，徐德鸿.LCL滤波并网逆变器的分裂电容法电流控制[J].中国电机工程学报，2008，28(18)：36-41.”、“周乐明，罗安，陈燕东，等.LCL型并网逆变器的鲁棒并网电流反馈有源阻尼控制方法[J].中国电机工程学报，2016，36(10)：2742-2752.”】和基于滤波器补偿【文献“郑堃，周林，龙贵欣，等.一种针对数字控制下光伏并网逆变器的陷波器滞后补偿方法[J].中国电机工程学报，2019，39(6)：1749-1757.”、文献“YAO Wenli，YANG Yongheng，ZHANG Xiaobin，et al.Design and analysis of robust active damping for LCLfilters using digital notch filters[J].IEEE Transactions on PowerElectronics，2017，32(3)：2360-2375.”、文献“Pena-Alzolar，Liserre M，Blaabjerc F，etal.Systematic design of the lead-lag network method foractive damping in LCL-filter based three phase converters[J].IEEE Transactions on IndustrialInformatics，2014，10(1)：43-52.”】两类。但无论是哪一类用到并网变换器的数字控制系统中，其有效阻尼频段往往都会因数字控制延时的存在而受到限制，且有效频段因具体的阻尼策略而异。对出现在有效阻尼频段之外频率的谐振，若阻尼策略在该频段无阻尼特性，则只是对谐振无法产生抑制作用；但若是阻尼策略在该频段表现为负阻尼特性，反而会加剧谐振。

此外，并网谐振在强、弱电网下均有可能发生，而次同步或超同步振荡往往在弱电网下才会出现。应对次、超同步所用的阻抗重塑方法中的某些具体策略如增强电流控制环调节能力可能会与谐振抑制需求相冲突。