[发明专利]增强系统稳定性并滤除电网高次背景谐波的前馈控制方法

说明书

本发明公开了一种增强系统稳定性并滤除电网高次背景谐波的前馈控制方法，包括LCL拓扑结构和控制回路，所述控制回路中连接有解耦项和电容电流反馈有源阻尼；所述前馈控制方法包括如下步骤：采集并网电流、公共耦合点电压以及电容电流；通过锁相环获得公共耦合点电压的电压相角，通过电压相角，将并网电流、公共耦合点电压、电容电流变换到dq轴中；表示出系统的dq轴与控制回路的dq轴之间存在角度差；电网d轴电压前馈采用全前馈策略，电网q轴电压采用全前馈策略，根据d轴和q轴电压前馈的传递函数得出控制系统的占空比信号，进而通过SVPWM控制桥臂的通断。

技术领域

本发明涉及电子电力技术及新能源发电领域，特别涉及增强系统稳定性并滤除电网高次背景谐波的前馈控制方法。

背景技术

当今社会，由于以石油、煤、天然气等传统能源作为燃料在发电的过程中会对环境造成污染(如二氧化碳的大量排放)同时还面临枯竭的问题，因此新能源发电成为全世界关注的焦点。

太阳能、风能等新能源由于分布广泛、难以统一收集利用，因此分布式发电系统成为解决现阶段能源问题的最有效手段之一。近些年我国新能源并网容量不断快速增加，预计2050年新能源发电量占比将达60％左右。

现有技术中分布式发电系统多采用长距离输电线路和多台变压器将系统互连并接入公共电网，高渗透率的分布式发电系统表现出低短路比(Short Circuit Ratio,SCR)的弱电网特性，即电网侧表现出不可忽略的阻抗。

为了使输出电流与电网电压的频率与相位同步，锁相环(PLL)广泛用于并网逆变器中，然而锁相环会在逆变器输出阻抗中引入负阻，并且随着锁相环的带宽增大，输出阻抗中的负阻范围也会增大，电网电压前馈的加入也会进一步增大输出阻抗的负阻范围，危害系统的稳定性。

为了提高并网逆变器在弱电网情况下的稳定性，有学者提出减小锁相环带宽的方法。

现有技术中如公开号为CN113162117A的中国专利公开的一种弱电网下并网逆变器控制器带宽设计方法，该带宽设计方法包括：采样，先给出并网逆变器电流控制环开环传递函数，再求得电流控制环开环传递函数幅值，最后结合奈奎斯特稳定判据，给出弱电网下电流控制环带宽和锁相环带宽之间的制约关系，从而完成电流控制环和锁相环控制器参数设计，但是锁相环的带宽减小之后会损害锁相环的动态性能；

另外还有学者提出通过电网电压前馈对逆变器输出阻抗进行重构，但此种方法没有考虑到有源阻尼策略对阻抗的影响以及滤除电网高次背景谐波。

针对上述问题，需进一步研究考虑锁相环、电网电压前馈、电容电流反馈对逆变器输出阻抗的影响以及滤除电网高次背景谐波的控制策略。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种增强系统稳定性并滤除电网高次背景谐波的前馈控制方法。

一种增强系统稳定性并滤除电网高次背景谐波的前馈控制方法，包括LCL拓扑结构和控制回路，

所述控制回路中连接有解耦项和电容电流反馈有源阻尼；

所述前馈控制方法包括如下步骤：

S1采集并网电流、公共耦合点电压以及电容电流；

S2通过锁相环获得公共耦合点电压的电压相角，通过电压相角，将并网电流、公共耦合点电压、电容电流变换到dq轴中；

S3由于锁相环动态，系统的dq轴与控制回路的dq轴之间存在角度差Δθ，其表达式为：

其中，G_PLL为系统公共耦合点q轴电压扰动到角度差Δθ之间的传递函数，为公共耦合点q轴电压扰动；

S4电网d轴电压前馈采用全前馈策略，传递函数为：