[发明专利]一种组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法及并网系统

说明书

本发明公开了一种组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法及并网系统，方法包括：通过并网逆变器的数学模型进行了谐振机理与谐振特性分析；在LCL滤波器滤波电容并联虚拟电阻及电容，增加逆变器本体阻尼，抑制逆变器并联谐振，作为第一层控制策略，降低了逆变器的成本且提高了逆变器的可靠性；再引入PCC电压前馈通道加入等效虚拟电感抑制逆变器并联谐振，作为第二层控制策略，可实现低频全通特性及中高频衰减特性，进而实现低频增益不变和提高系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及光伏逆变器并网谐振抑制技术领域，更具体的说是涉及一种组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法及并网系统。

背景技术

由于三相组串式光伏逆变器具有成本低、效率高等的优点，已广泛应用于大规模光伏并网发电场合。然而，多组串式光伏集群逆变器并联接入电网会引起谐振，对电力系统的稳定运行和电能质量产生不利影响。在国内外现有光伏并网工程中，因逆变器并联运行产生谐振，导致并网失败，甚至损坏电力设备的事故不在少数。

国内外学者针对光伏集群并网谐振抑制开展了很多研究。2018年第42期的《电网技术》中《光伏集群逆变器的谐振机理及抑制技术研究》提出了电容电流前馈与逆变器侧电流反馈控制和RC型全局谐振抑制相结合的控制策略，以抑制集群谐振，但引入无源阻尼不仅增加了建设成本，而且会造成更大的损耗，不利于系统的经济运行。2016年第44期的《电力系统保护与控制》中《基于陷波控制的LCL型光伏并网逆变器谐波谐振抑制研究》从频域角度研究了单台并网逆变器的阻抗模型，并进一步分析多台逆变器之间的耦合作用对谐波谐振的影响，基于有源阻尼提出逆变器陷波控制策略抑制谐波谐振。但是没有考虑电网阻抗变化对系统稳定性的影响。2018年第15期的《International Journal of Automationand Computing》中《The Resonance Suppression for Parallel Photovoltaic Grid-connected Inverters in Weak Grid》考虑电网阻抗变化时，在不改变逆变器拓扑结构的前提下，基于有源阻尼提出一种电压电流双反馈协同控制策略，但与常规控制相比，增加了传感器的数量。

综述所述，对规模化的光伏逆变器并网谐振抑制方面存在以下问题，一是数字控制下宽范围的电网阻抗变化造成系统稳定性的问题亟待突破；二是没有考虑多并联模式下光伏逆变器系统的复杂性，缺乏多机优化协同控制策略。

因此，如何实现多机优化协同控制，提高光伏逆变器系统稳定性是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法及并网系统，通过分层划分技术与优化协调技术，提出全局优化的组串型光伏逆变器分层协同控制方法，第一层，在LCL滤波器滤波电容并联虚拟电阻及电容，增加逆变器本体阻尼，抑制逆变器并联谐振，且并联虚拟电阻及电容无需增加传感器，降低了逆变器的成本且提高了逆变器的可靠性；第二层，引入PCC电压前馈通道加入等效虚拟电感抑制逆变器并联谐振，可实现低频全通特性及中高频衰减特性，进而实现低频增益不变和提高系统的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法，包括以下步骤：

步骤1：通过并网逆变器的数学模型进行谐振机理与谐振特性分析，获得光伏发电系统的谐振频率；

光伏发电系统的所述并网逆变器输出电压u_i至并网电流i_p1的系统控制传递函数为：

式中，