[发明专利]一种并网逆变器自适应稳定控制方法

说明书

本发明公开了一种并网逆变器自适应稳定控制方法，属于并网控制技术领域。本发明解决了电网电压前馈控制方法降低并网逆变器输出阻抗相角的问题，提高了弱电网下并网逆变器对电网的鲁棒性。该方法包括：在并网逆变器前馈通道中加入矩阵信号发生器，从而使前馈通道仅通过主要电网频次谐波；在逆变器稳定控制框图中引入改进电流控制器，从而提高逆变器谐波抑制能力及稳定裕度；设计了超前补偿器控制参数，基于小信号注入法检测电网等效阻抗，设计超前补偿器控制参数自适应求解模块，以此提高逆变器系统控制参数在弱电网下的适应性。本发明为弱电网下逆变器与电网互联系统稳定性提高策略研究提供了参考。

技术领域

本发明属于并网逆变器控制技术领域，具体涉及一种并网逆变器自适应稳定控制方法。

背景技术

为应对日益紧迫的能源危机和日益增长的电力需求，发展以太阳能、风能等清洁能源为代表的可再生能源发电系统成为一种可行有效的途径与方案，而并网逆变器作为连接可再生能源发电系统与公共电网的有效接口，具有举足轻重的作用。然而，新能源设备大多分布于偏远地区，与负荷呈现逆向分布，长距离输电线等原因使得电网呈弱电网特性。弱电网下，大量非线性负载使得公共耦合点处存在大量谐波，逆变器采用电网电压前馈控制方式时，其正反馈通道向系统引入同样频次谐波并通过电网阻抗与电流内环产生耦合，造成逆变器系统逐渐失稳。

针对弱电网下电网电压前馈导致逆变器失稳这一问题，有学者通过在前馈通道中引入低通滤波器与陷波器组抑制特定次数的背景谐波，进而保证弱电网下逆变器系统的稳定性；有学者通过加入虚拟阻抗提高了逆变器对电网阻抗的鲁棒性，但该方法校正项中的微分环节引入高频噪声；有学者通过在电网电压前馈通道中加入多谐振环节使其仅反馈电网主要频次谐波，该方法在一定程度上提高了系统的稳定裕度但电网电感较大时鲁棒性较差。

发明内容

针对现有并网逆变器控制方法存在的问题，本发明旨在提供一种并网逆变器自适应稳定控制方法，该并网逆变器控制方法在提高逆变器谐波抑制能力和稳定裕度的同时，采用自适应求解模块提高逆变器系统控制参数在弱电网下的适应性，更适用于新能源并网系统。

为实现本发明技术目标，采用如下技术方案：

根据本发明提供的一种并网逆变器自适应稳定控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过在前馈通道中引入矩阵信号发生器改进电网电压前馈控制方式；

步骤S2：在电流控制器G_i(s)处同时引入谐波补偿器H_c(s)、超前补偿器G_L(s)，得到改进电流控制器G′_i(s)；

步骤S3：以逆变器稳定裕度最大为约束，计算超前补偿器G_L(s)的控制参数，设计超前补偿器G_L(s)控制参数自适应求解模块。

所述步骤S1包括以下子步骤：

步骤S10：根据矩阵信号发生器控制方式，得到矩阵信号发生器传递函数G_MSG为：

式中，电网基波角频率，ω_cut为截止频率。

步骤S11：根据采用改进电网电压前馈控制的逆变器控制方式，得到采用改进电网电压前馈控制的逆变器输出阻抗Z_out(s)：

式中，L₁为逆变器侧电感，L₂为网侧电感，C为滤波电容，H_i1为电容电流的采样系数，H_i2为并网电流的采样系数，G_inv(s)为逆变桥等效传递函数，G_ff(s)为电网电压比例前馈环节传递函数。