CN107947198A - 一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法及系统，所述方法及系统采用双层控制策略，其中上层控制根据多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态，从各台所述逆变器中选取一台合适的使能逆变器；下层控制在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，针对所述使能逆变器进行主动阻尼控制，从而实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。本发明所述的方法及系统只需对一台逆变器进行主动阻尼控制，即可实现所有逆变器的谐振抑制，并且在对逆变器实现阻尼控制的过程中，是利用电网系统现有的量测环节进行参数计算，因此只需引入最少的电路模块即可实现多逆变器并联谐振的抑制，大大降低了系统成本。

Description

一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法及系统
技术领域
本发明涉及新能源发电并网控制技术领域，特别是涉及一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法及系统。
背景技术
众所周知，新能源与分布式发电技术近年来不断发展，电力电子逆变器成为新能源发电与并网的重要设备。电流控制型逆变器由于其并网简单、易于控制、且可根据新能源实际出力情况灵活运行等特点，在新能源发电与并网领域应用广泛。逆变器的运行主要通过脉宽调制(PWM)信号进行控制，因此会存在开关频率附近的高次谐波。为了不使PWM产生的高次谐波对电网造成不良影响，逆变器的输出端需要加入电路滤波器进行滤波。电感-电容-电感(LCL)型滤波器由于其良好的高频特性，对于PWM高频谐波具有良好的滤波特性，因此广泛应用于逆变器中。然而，由于LCL自身的特性存在谐振峰，同时当多台LCL滤波的逆变器并联运行时，还会存在额外的不稳定谐振的现象。不稳定谐振会严重影响逆变器的输出电能质量，同时也会为电网引入大量谐波。因此需要对谐振问题进行抑制，实现多逆变器较好的并网运行。
传统的并联谐振抑制方法常常会引入额外的量测模块或电路模块。如文献“Investigation and Active Damping of Multiple Resonances in a Parallel-Inverter-Based Microgrid”所示的谐振抑制方法，其在LCL电容上加入了额外的电压量测环节，采集电容电压形成微分闭环控制，进而抑制谐振。然而新引入的电压量测需要额外的系统成本，且微分控制对采样模块的误差精度要求较高。此控制策略虽然能够实现谐振的抑制，在成本和控制效果上都存在一定的不足。与此同时，如文献“An Active Damper forStabilizing Power-Electroni cs-Based AC Systems”所提出的谐振抑制方法，其没有引入额外的量测模块，主要于公共连接点(PCC)处并联一台可控整流器电路，通过对该整流器进行控制，实现其他LCL型变换器的谐振抑制。然而，该整流器的滤波器为L型，不同于系统内其余的LCL型整流器，与此同时，该整流器不承担电力电子变换器应有的功率变换的功能。因此相当于引入了额外的电气设备为系统抑制谐振，更加消耗成本，不利于工程应用。因此，如何引入尽量少的量测环节或电路模块，来实现多逆变器并联谐振的抑制，是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法及系统，利用电网系统现有的量测环节获取所需参数，因此只需引入最少的电路模块即可实现多逆变器并联谐振的抑制，降低系统成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法，所述方法包括：
获取多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态；
根据所述荷电状态从各所述逆变器中选取一台逆变器作为使能逆变器；
在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
可选的，所述获取多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态，具体包括：
获取各所述逆变器直流侧电源的最大荷电状态和最小荷电状态；
获取各所述逆变器直流侧电源的当前荷电状态。
可选的，所述根据所述荷电状态从各所述逆变器中选取一台逆变器作为使能逆变器，具体包括：
对于各所述逆变器中的第i台逆变器，判断所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi与所述最大荷电状态SOCimax、所述最小荷电状态SOCimin的大小，获得判断结果；
当所述判断结果为SOCimin＜SOCi＜SOCimax时，计算所述第i台逆变器直流侧电源的所述最大荷电状态SOCimax和所述最小荷电状态SOCimin的平均值；
获取所述平均值与所述第i台逆变器直流侧电源的所述当前荷电状态SOCi之间的差值；
获取所述差值最接近于0的第i台逆变器作为所述使能逆变器。
可选的，所述在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制，具体包括：
获取各所述逆变器的公共连接点电压；
对所述公共连接点电压进行数字滤波，获得滤波后的公共连接点电压；
获取虚拟电阻阻值；
根据滤波后的所述公共连接点电压和所述虚拟电阻阻值计算虚拟电流；
获取参考电流，所述参考电流由所述使能逆变器所需的功率输出值确定；
将所述虚拟电流和所述参考电流叠加，获得叠加电流；
获取所述使能逆变器的并网输出电流；
获取所述叠加电流和所述并网输出电流的差值，将所述差值作为输入信号；
对所述输入信号进行比例谐振控制，产生PWM信号；
根据所述PWM信号控制所述使能逆变器的电压输出，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
本发明还公开了一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制系统，所述系统包括：
荷电状态获取模块，用于获取多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态；
使能逆变器获取模块，用于根据所述荷电状态从各所述逆变器中选取一台逆变器作为使能逆变器；
控制环设置模块，用于在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
可选的，所述荷电状态获取模块具体包括：
荷电状态获取单元，用于获取各所述逆变器直流侧电源的最大荷电状态和最小荷电状态；
当前荷电状态获取单元，用于获取各所述逆变器直流侧电源的当前荷电状态。
可选的，所述使能逆变器获取模块具体包括：
判断结果获取单元，用于判断所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi与所述最大荷电状态SOCimax、所述最小荷电状态SOCimin的大小，获得判断结果；
平均值获取单元，用于当所述判断结果为SOCimin＜SOCi＜SOCimax时，计算所述第i台逆变器直流侧电源的所述最大荷电状态SOCimax和所述最小荷电状态SOCimin的平均值；
差值获取单元，用于获取所述平均值与所述第i台逆变器直流侧电源的所述当前荷电状态SOCi之间的差值；
使能逆变器获取单元，用于获取所述差值最接近于0的第i台逆变器作为所述使能逆变器。
可选的，所述控制环设置模块具体包括：
电压获取单元，用于获取各所述逆变器的公共连接点电压；
滤波单元，用于对所述公共连接点电压进行数字滤波，获得滤波后的公共连接点电压；
虚拟电阻获取单元，用于获取虚拟电阻阻值；
虚拟电流获取单元，用于根据滤波后的所述公共连接点电压和所述虚拟电阻阻值计算虚拟电流；
参考电流获取单元，用于获取参考电流，所述参考电流由所述使能逆变器所需的功率输出值确定；
叠加电流获取单元，用于将所述虚拟电流和所述参考电流叠加，获得叠加电流；
并网电流获取单元，用于获取所述使能逆变器的并网输出电流；
输入信号获取单元，用于获取所述叠加电流和所述并网输出电流的差值，将所述差值作为输入信号；
PWM信号获取单元，用于对所述输入信号进行比例谐振控制，产生PWM信号；
控制单元，用于根据所述PWM信号控制所述使能逆变器的电压输出，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法及系统，所述方法采用双层控制策略，其中上层控制根据多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态，从各台所述逆变器中选取一台合适的使能逆变器；下层控制在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，针对所述使能逆变器进行主动阻尼控制，从而实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。本发明所述的方法及系统只需对一台逆变器进行主动阻尼控制，即可实现所有逆变器的谐振抑制，并且在对逆变器实现阻尼控制的过程中，是利用电网系统现有的量测环节进行参数计算，因此只需引入最少的电路模块即可实现多逆变器并联谐振的抑制，大大降低了系统成本。
此外，利用上层的协调控制，分配合适的逆变器承担主动阻尼的功能，可以动态地保持系统谐振能够一直得到抑制，保障主动阻尼控制策略的鲁棒性和灵活性。同时也避免了同一台逆变器的阻尼控制环的长时间使用，延长了各台逆变器的阻尼控制环的使用寿命，进一步降低了系统成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法实施例的控制策略示意图；
图2为本发明减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法实施例的方法流程图；
图3为采用本发明虚拟电阻控制环实现电流控制策略的原理示意图；
图4为本发明减小逆变器并联谐振的阻尼控制系统实施例的结构示意图；
图5为本发明减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法和系统的仿真验证实例。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法及系统，采用双层控制策略，其中上层控制根据多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态，从各台所述逆变器中选取一台合适的使能逆变器；下层控制在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，针对所述使能逆变器进行主动阻尼控制，从而实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。因此采用本发明所述的方法及系统，只需对一台逆变器进行主动阻尼控制，即可实现所有逆变器的谐振抑制。并且在对逆变器实现阻尼控制的过程中，是利用电网系统现有的量测环节进行参数计算，因此只需引入最少的电路模块即可实现多逆变器并联谐振的抑制，大大降低了系统成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法实施例的控制策略示意图。本发明所述的减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法及系统主要应用于多逆变器并联系统。所述多逆变器并联系统的拓扑结构在图1中示出。如图1所示，所述多逆变器并联系统包括n个直流源、n个逆变器、n个LCL滤波器以及电网等效模型。其中，第i个直流源与其对应的第i台逆变器和第i台LCL滤波器组成第i个逆变器系统。由所述n个直流源、n个变换电路和n个LCL滤波组成的n个所述逆变器系统均并联于公共连接点PCC点上。在图1中，SOCi表示第i台逆变器的直流侧电源的当前荷电状态。V1、V2、......、Vn分别表示第1台、第2台、……、第n台所述逆变器的输出电压。I1、I2、......、In分别表示第1台、第2台、……、第n台所述逆变器的并网输出电流。Ls表示所述电网等效模型中的电网等效电抗值。
本发明减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法实施例的控制策略为双层控制策略，其中上层控制基于对各个逆变器的直流侧电源进行荷电状态(State of Charge，SOC)的评估，根据评估结果选取直流侧电源的SOC处于最大值与最小值之间、有充分的充放电裕度的逆变器作为使能逆变器，对其施加主动阻尼控制策略。该主动阻尼控制策略即为下层控制，通过采集多逆变器公共连接点(Point ofCommon Coupling，PCC)的电压，引入额外的控制环，实现多逆变器并联系统等效阻尼的改变，完成多逆变器并联系统的谐振抑制。
图2为本发明减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法实施例的方法流程图。参见图2，本发明提供了一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法，所述方法包括：
步骤101：获取多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态。
在本发明所述的双层控制策略的所述上层控制中，所述逆变器直流侧电源的状态评估主要指评估SOC状态，即直流侧电源的可充放电裕度，如果直流侧电源是风电或光伏设备，则此处为实际出力距离最大功率点(Maximum Power Point，MPP)的距离，与SOC状态类似。以此通过评估电源的SOC状态，与直流侧电源SOC的最大值与最小值比较，进而实现下层控制中使能逆变器的分配与选择。
所述步骤101具体包括：
步骤1011：获取各所述逆变器直流侧电源的最大荷电状态和最小荷电状态。
其中，i表示逆变器的编号，SOCimax表示第i台逆变器直流侧电源的最大荷电状态，SOCimin表示第i台逆变器直流侧电源的最小荷电状态。其中，最大荷电状态SOCmax与最小荷电状态SOCmin为直流侧电源(一般为储能电池)生产时确定的出厂参数，均为一个唯一确定的值。因此可根据所述出厂参数获取所述第i台逆变器直流侧电源的最大荷电状态SOCimax和最小荷电状态SOCimin。
步骤1012：获取各所述逆变器直流侧电源的当前荷电状态。
采集所述多逆变器并联系统中所有逆变器直流侧电源的SOC的当前值，其中，i表示逆变器的编号，SOCi表示第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态。
步骤102：根据所述荷电状态从各所述逆变器中选取一台逆变器作为使能逆变器。
所述步骤102的目的是基于对各个逆变器的直流侧电源侧进行荷电状态(StateofCharge，SOC)的评估，根据评估结果选取直流侧电源的SOC处于最大值与最小值之间、有充分的充放电裕度的逆变器作为使能逆变器。
所述步骤102具体包括：
步骤1021：对于各所述逆变器中的第i台逆变器，判断所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi与所述最大荷电状态SOCimax、所述最小荷电状态SOCimin的大小，获得判断结果。所述步骤1021具体包括：
步骤(1)、判断所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi与所述最大荷电状态SOCimax的大小。
如果所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi大于所述最大荷电状态SOCimax，则判定所述第i台逆变器的直流侧电源处于过充电状态，为了保持所述逆变器电源状态的平衡与使用寿命，此时需要将该直流侧电源调整至正常放电运行状态。
如果所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi小于所述最大荷电状态SOCimax，则进行步骤(2)的判断。
步骤(2)、判断所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi与所述最小荷电状态SOCimin的大小。
如果所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi小于所述最小荷电状态SOCimin，则判定所述第i台逆变器的直流侧电源处于电量不足状态，为了保障电源的后续正常运行，此时将该逆变器直流侧电源调整至充电运行状态，，增加其SOC值。
如果所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi小于所述最大荷电状态SOCimax且大于所述最小荷电状态SOCimin，则判定所述第i台逆变器的直流侧电源处于正常可调配运行状态，即该直流侧电源有充分的充放电裕度，适合作为所述使能逆变器使用，该直流侧电源对应的所述第i台逆变器可被选取为承担使能主动阻尼下层控制的逆变器。
而当有多台逆变器均处于正常可调配运行的状态时，则应选取所述当前荷电状态SOCi位于其自身SOC范围最中间的逆变器作为使能主动阻尼下层控制的逆变器，具体通过以下步骤1022～步骤1024实现：
步骤1022：当所述判断结果为SOCimin＜SOCi＜SOCimax时，计算所述第i台逆变器的所述最大荷电状态SOCimax和所述最小荷电状态SOCimin的平均值。
其中，每台所述逆变器的所述最大荷电状态和所述最小荷电状态均为一个唯一确定的值，此处即为求每台处于正常可调配运行状态的逆变器的所述最大荷电状态和所述最小荷电状态的平均值。例如，通过所述步骤1021的判断，第4台逆变器的当前荷电状态为0.3，获取的第4台逆变器的最大荷电状态为0.9，最小荷电状态为0.1，此时其当前荷电状态0.3大于其最小荷电状态0.1且小于其最大荷电状态0.9，从而判断所述第4台逆变器处于正常可调配运行状态。此时求其最大荷电状态0.9和其最小荷电状态0.1的平均值。
步骤1023：获取所述平均值与所述第i台逆变器的所述当前荷电状态SOCi之间的差值；
步骤1024：获取所述差值最接近于0的第i台逆变器作为所述使能逆变器。
例如有三台逆变器的直流侧电源均处于正常可调配运行状态，第一台逆变器直流侧电源的所述最大荷电状态SOC1max＝0.9、所述最小荷电状态SOC1min＝0，其所述最大荷电状态SOC1max与所述最小荷电状态SOC1min的平均值为0.45，所述第一台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOC1＝0.6，则其平均值与所述当前荷电状态SOC1的差值为0.15；第二台逆变器直流侧电源的所述最大荷电状态SOC1max＝1、所述最小荷电状态SOC1min＝0.2，其所述最大荷电状态SOC1max与所述最小荷电状态SOC1min的平均值为0.6，所述第二台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOC1＝0.65，则其平均值与所述当前荷电状态SOC1的差值为0.05；第三台逆变器直流侧电源的所述最大荷电状态SOC1max＝1、所述最小荷电状态SOC1min＝0，其所述最大荷电状态SOC1max与所述最小荷电状态SOC1min的平均值为0.5，所述第三台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOC1＝0.5，则其平均值与所述当前荷电状态SOC1的差值为0。则此时在所述第一、第二、第三台逆变器中选取所述差值最接近于0的第三台逆变器，也就是当前荷电状态SOCi位于其自身SOC范围最中间的第三台逆变器，作为使能下层控制的逆变器，即作为所述使能逆变器。
在选取使能逆变器后，要在选取的使能逆变器控制电路中使能主动阻尼下层控制，主要通过采集PCC点电压并进行谐振频率下的带通滤波，对被选中的逆变器增加虚拟电阻控制环，改变多逆变器系统的等效阻尼，进而实现谐振抑制。
步骤103：在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
本发明所述减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法实施例的控制策略中，所述下层控制策略采用电流控制策略。所述电流控制策略的主要原理是通过采集逆变器的并网电流，并与参考值进行作差比较，作差所得的结果通过PR控制算法，实现并网电流的闭环控制。
图3为采用本发明所述虚拟电阻控制环实现电流控制策略的原理示意图。参见图3，图3中Linv,i表示所述第i台逆变器的LCL滤波电路中的逆变器侧电感的值，Lgrid,i表示所述第i台逆变器的LCL滤波电路中的电网侧电感的值，Ls表示电网等效电感的值，VPCC表示所有逆变器公共连接点电压，RV表示虚拟电阻的阻值，IPCC表示虚拟电流，表示所述第i台逆变器电流控制策略中的参考电流，Ig,i表示所述第i台逆变器的并网输出电流，Vi表示所述第i台逆变器的PWM输出电压。
具体地，所述步骤103包括：
步骤1031：获取各所述逆变器的公共连接点电压。目的是用所有逆变器的PCC点电压VPCC作为被选中的承担主动阻尼下层控制的所述使能逆变器的控制输入信号。
步骤1032：对所述公共连接点电压进行数字滤波，获得滤波后的公共连接点电压。
为防止基波频率的电压信号对基波电流控制产生影响，对所述公共连接点电压VPCC在控制器内进行数字滤波。优选的，所述数字滤波采用二阶带通滤波器实现。带通频率依据的是所述多逆变器并联系统的谐振频率，具体的所述二阶带通滤波器表达式如下所示：
其中，GF表示带通滤波算法的传递函数；s表示复频域(S域)的运算变量；ωr表示带通频率，即谐振时的频率，所述带通频率的选取由所述多逆变器并联谐振系统的谐振频率确定；ξ表示所述二阶带通滤波器的阻尼系数，可根据实际情况进行参数选取。优选的，所述二阶带通滤波器的阻尼系数为0.2。
步骤1033：获取虚拟电阻阻值。
实验表明，在所述多逆变器并联谐振系统的LCL电路中引入并联电阻后，可以达到很好的谐振抑制效果。然而，若直接在电容两端并联电阻，相当于在逆变器输出端并联了负载，将出现较大的电能损耗。因此可以考虑将该电阻转化为虚拟电阻，利用控制的方法实现与实际电阻等效的作用，既可以抑制所述多逆变器并联谐振系统的谐振，又可以避免电能损耗。
步骤1034：根据滤波后的所述公共连接点电压和所述虚拟电阻阻值计算虚拟电流。
将经过滤波后的所述公共连接点电压VPCC除以所述虚拟电阻的阻值RV，得到谐振阻尼的虚拟电流IPCC。
步骤1035：获取参考电流，所述参考电流由所述使能逆变器所需的功率输出值确定。所述参考电流在图3中用表示。
步骤1036：将所述虚拟电流IPCC和所述参考电流叠加，获得叠加电流。
步骤1037：获取所述使能逆变器的并网输出电流Ig,i。
步骤1038：获取所述叠加电流和所述并网输出电流Ig,i的差值，将所述差值作为输入信号。
步骤1039：对所述输入信号进行比例谐振控制(PR控制)，产生PWM信号。
其中，所述PR控制主要实现交流电流的无差控制，PR控制模块的表达式如下所示：
其中，GPR表示PR控制算法的传递函数；KP表示PR控制的比例控制增益；KR表示PR控制的谐振控制增益；ω表示电流控制的基波频率；s表示复频域(S域)的运算变量。
经过PR控制模块的信号再经过控制器的等效延时(在图3中用delay模块表示)，产生PWM电压信号，得到所述使能逆变器的PWM输出电压，实现主动阻尼抑制谐振的功能。
步骤10310：根据所述PWM信号控制所述使能逆变器的电压输出，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
可见，本发明提供的一种的减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法，所述方法采用双层控制策略，其中上层控制根据多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态，从各台所述逆变器中选取一台合适的使能逆变器；下层控制在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，针对所述使能逆变器进行主动阻尼控制，从而实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制的方法，使得只需使能一台逆变器的主动阻尼控制策略，即可实现所有逆变器的谐振抑制，控制方法简单可靠。
并且本发明所述的下层控制策略中，所述虚拟电阻控制环的设置过程需要测量的参数，如所有逆变器的PCC点电压VPCC、逆变器的并网输出电流Ig,i、参考电流这些参数都是所述多逆变器并联系统在正常工作过程中本身就需要采集的参数，因此本发明在采集所述虚拟电阻控制环的参数时，只需调用所述多逆变器并联系统已经采集过的该参数值，而不需要再增加任何额外的电压、电流量测环节，因此利用最少的电路模块，即可通过增加虚拟电阻控制环的方式实现主动阻尼控制。
与此同时，利用上层的协调控制，分配合适的逆变器承担主动阻尼的功能，可以动态地保持系统谐振能够一直得到抑制，保障主动阻尼控制策略的鲁棒性和灵活性。同时也避免了同一台逆变器的阻尼控制环的长时间使用，延长了各台逆变器的阻尼控制环的使用寿命，进一步降低了系统成本。
本发明还公开了一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制系统。图4为本发明减小逆变器并联谐振的阻尼控制系统实施例的结构示意图。参见图4，所述减小逆变器并联谐振的阻尼控制系统包括：
荷电状态获取模块201，用于获取多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态。
使能逆变器获取模块202，用于根据所述荷电状态从各所述逆变器中选取一台逆变器作为使能逆变器。
控制环设置模块203，用于在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
可选的，所述荷电状态获取模块201具体包括：
荷电状态获取单元2011，用于获取各所述逆变器直流侧电源的最大荷电状态和最小荷电状态。
当前荷电状态获取单元2012，用于获取各所述逆变器直流侧电源的当前荷电状态。
可选的，所述使能逆变器获取模块202具体包括：
判断结果获取单元2021，用于判断所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi与所述最大荷电状态SOCimax、所述最小荷电状态SOCimin的大小，获得判断结果。
平均值获取单元2022，用于当所述判断结果为SOCimin＜SOCi＜SOCimax时，计算所述第i台逆变器直流侧电源的所述最大荷电状态SOCimax和所述最小荷电状态SOCimin的平均值。
差值获取单元2023，用于获取所述平均值与所述第i台逆变器直流侧电源的所述当前荷电状态SOCi之间的差值。
使能逆变器获取单元2024，用于获取所述差值最接近于0的第i台逆变器作为所述使能逆变器。
可选的，所述控制环设置模块203具体包括：
电压获取单元2031，用于获取各所述逆变器的公共连接点电压。
滤波单元2032，用于对所述公共连接点电压进行数字滤波，获得滤波后的公共连接点电压。
虚拟电阻获取单元2033，用于获取虚拟电阻阻值。
虚拟电流获取单元2034，用于根据滤波后的所述公共连接点电压和所述虚拟电阻阻值计算虚拟电流。
参考电流获取单元2035，用于获取参考电流，所述参考电流由所述使能逆变器所需的功率输出值确定。
叠加电流获取单元2036，用于将所述虚拟电流和所述参考电流叠加，获得叠加电流。
并网电流获取单元2037，用于获取所述使能逆变器的并网输出电流。
输入信号获取单元2038，用于获取所述叠加电流和所述并网输出电流的差值，将所述差值作为输入信号。
PWM信号获取单元2039，用于对所述输入信号进行比例谐振控制，产生PWM信号。
控制单元20310，用于根据所述PWM信号控制所述使能逆变器的电压输出，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
本发明提出的所述减小逆变器并联谐振的阻尼控制系统，其主要的优点是利用最少的量测环节与电路模块，只需采集并网电流与PCC电压，即可通过增加虚拟电阻控制环的方式实现主动阻尼控制。同时只需使能一台逆变器的主动阻尼控制策略，即可实现所有逆变器的谐振抑制。与此同时，利用上层的协调控制，分配合适的逆变器承担主动阻尼的功能，可以动态地保持系统谐振能够一直得到抑制，保障主动阻尼控制策略的鲁棒性和灵活性。
为了说明本发明所述减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法和系统的有效性，对本发明提出的该双层主动阻尼控制方法的抑制谐振效果进行了仿真和验证吗。图5为本发明所述减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法和系统的仿真验证实例。参见图5，本仿真实例系统中包含三台逆变器，各逆变器的硬件参数一致，如表1所示。具体的参数名称与图3中所示的参数名称相对应。
表1逆变器硬件参数表
电网等效电感Ls 3mH
电容C 10uF
逆变器侧滤波电感Linv,i 3mH
电网侧滤波电感Lgrid,i 0.85mH
比例控制增益KP 6
谐振控制增益KR 900
控制器延时 150us
虚拟电阻阻值RV 15Ω
参见图5，其中Ig,1、Ig,2、Ig,3分别表示第一台、第二台、第三台逆变器的并网电流，SN1、SN2、SN3分别表示第一台、第二台、第三台逆变器的使能情况，当SNi为1时，表示第i台逆变器作为所述使能逆变器使能下层控制，当SNi为0时，表示第i台逆变器未使能主动阻尼下层控制。其中，T0、T1、T2、T3表示四个不同的时刻。其中F1、F2、F3、F4为图中相应时刻各逆变器并网电流的幅频特性图。具体的，参见图5，在仿真工况中，前0.06s(T0～T1时刻，三个基波周期)三台逆变器并联，所有的逆变器都不使能主动阻尼控制，根据图F1可以看出此时各台逆变器的并网电流中存在明显的谐振峰。随后0.06s～1s(T1～T2时刻)过程中，系统自动选取第1台逆变器作为所述使能逆变器(SN1＝1)，对其施加所述虚拟电阻控制环进行主动阻尼控制，根据图F2和F3可以看出，此时各台逆变器的并网电流中的谐振峰消失。而1s(T2时刻)时，所述第一台逆变器由于SOC不满足要求，主动阻尼控制无法使能，于是1.05s(T3时刻)时，系统自动选取第二台逆变器为所述使能逆变器(SN2＝1)，对其施加所述虚拟电阻控制环进行主动阻尼控制，根据图F4可看出此时各台逆变器的并网电流中也不再出现谐振峰。由此可见，本发明所述的减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法和系统，在使能控制过程中只需对一台逆变器使能下层主动阻尼控制策略，即可实现所有逆变器并网电流的有效谐振抑制。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态；
根据所述荷电状态从各所述逆变器中选取一台逆变器作为使能逆变器；
在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态，具体包括：
获取各所述逆变器直流侧电源的最大荷电状态和最小荷电状态；
获取各所述逆变器直流侧电源的当前荷电状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述荷电状态从各所述逆变器中选取一台逆变器作为使能逆变器，具体包括：
对于各所述逆变器中的第i台逆变器，判断所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi与所述最大荷电状态SOCimax、所述最小荷电状态SOCimin的大小，获得判断结果；
当所述判断结果为SOCimin＜SOCi＜SOCimax时，计算所述第i台逆变器直流侧电源的所述最大荷电状态SOCimax和所述最小荷电状态SOCimin的平均值；
获取所述平均值与所述第i台逆变器直流侧电源的所述当前荷电状态SOCi之间的差值；
获取所述差值最接近于0的第i台逆变器作为所述使能逆变器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制，具体包括：
获取各所述逆变器的公共连接点电压；
对所述公共连接点电压进行数字滤波，获得滤波后的公共连接点电压；
获取虚拟电阻阻值；
根据滤波后的所述公共连接点电压和所述虚拟电阻阻值计算虚拟电流；
获取参考电流，所述参考电流由所述使能逆变器所需的功率输出值确定；
将所述虚拟电流和所述参考电流叠加，获得叠加电流；
获取所述使能逆变器的并网输出电流；
获取所述叠加电流和所述并网输出电流的差值，将所述差值作为输入信号；
对所述输入信号进行比例谐振控制，产生PWM信号；
根据所述PWM信号控制所述使能逆变器的电压输出，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
5.一种减小逆变器并联谐振的阻尼控制系统，其特征在于，所述系统包括：
荷电状态获取模块，用于获取多逆变器并联系统中各台逆变器直流侧电源的荷电状态；
使能逆变器获取模块，用于根据所述荷电状态从各所述逆变器中选取一台逆变器作为使能逆变器；
控制环设置模块，用于在所述使能逆变器的工作电路中设置虚拟电阻控制环，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述荷电状态获取模块具体包括：
荷电状态获取单元，用于获取各所述逆变器直流侧电源的最大荷电状态和最小荷电状态；
当前荷电状态获取单元，用于获取各所述逆变器直流侧电源的当前荷电状态。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述使能逆变器获取模块具体包括：
判断结果获取单元，用于判断所述第i台逆变器直流侧电源的当前荷电状态SOCi与所述最大荷电状态SOCimax、所述最小荷电状态SOCimin的大小，获得判断结果；
平均值获取单元，用于当所述判断结果为SOCimin＜SOCi＜SOCimax时，计算所述第i台逆变器直流侧电源的所述最大荷电状态SOCimax和所述最小荷电状态SOCimin的平均值；
差值获取单元，用于获取所述平均值与所述第i台逆变器直流侧电源的所述当前荷电状态SOCi之间的差值；
使能逆变器获取单元，用于获取所述差值最接近于0的第i台逆变器作为所述使能逆变器。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制环设置模块具体包括：
电压获取单元，用于获取各所述逆变器的公共连接点电压；
滤波单元，用于对所述公共连接点电压进行数字滤波，获得滤波后的公共连接点电压；
虚拟电阻获取单元，用于获取虚拟电阻阻值；
虚拟电流获取单元，用于根据滤波后的所述公共连接点电压和所述虚拟电阻阻值计算虚拟电流；
参考电流获取单元，用于获取参考电流，所述参考电流由所述使能逆变器所需的功率输出值确定；
叠加电流获取单元，用于将所述虚拟电流和所述参考电流叠加，获得叠加电流；
并网电流获取单元，用于获取所述使能逆变器的并网输出电流；
输入信号获取单元，用于获取所述叠加电流和所述并网输出电流的差值，将所述差值作为输入信号；
PWM信号获取单元，用于对所述输入信号进行比例谐振控制，产生PWM信号；
控制单元，用于根据所述PWM信号控制所述使能逆变器的电压输出，实现所述多逆变器并联系统的谐振抑制。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108988343A (zh) * 2018-08-31 2018-12-11 湖南大学 一种弱网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法
CN109546668A (zh) * 2018-11-22 2019-03-29 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种多能互补系统中储能状态均衡控制方法及系统
CN117031380A (zh) * 2023-10-08 2023-11-10 清华四川能源互联网研究院 电流传感器低频特性校验电路及其校验方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104836229A (zh) * 2015-05-28 2015-08-12 武汉大学 基于虚拟阻抗的多并网逆变器系统全局谐振抑制装置及方法
CN106374528A (zh) * 2016-09-21 2017-02-01 河海大学 一种基于改进下垂控制的微电网分散型控制策略模型
CN106410832A (zh) * 2015-07-28 2017-02-15 Ls 产电株式会社 能量管理系统
CN106712093A (zh) * 2017-01-23 2017-05-24 南京理工大学 基于大容量储能系统的孤岛并联运行的控制方法
CN107370171A (zh) * 2017-07-13 2017-11-21 北京索英电气技术有限公司 一种独立微网中大规模储能优化配置与协调控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104836229A (zh) * 2015-05-28 2015-08-12 武汉大学 基于虚拟阻抗的多并网逆变器系统全局谐振抑制装置及方法
CN106410832A (zh) * 2015-07-28 2017-02-15 Ls 产电株式会社 能量管理系统
CN106374528A (zh) * 2016-09-21 2017-02-01 河海大学 一种基于改进下垂控制的微电网分散型控制策略模型
CN106712093A (zh) * 2017-01-23 2017-05-24 南京理工大学 基于大容量储能系统的孤岛并联运行的控制方法
CN107370171A (zh) * 2017-07-13 2017-11-21 北京索英电气技术有限公司 一种独立微网中大规模储能优化配置与协调控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王炜信等: "孤岛电网中多储能设备SOC一致性优化策略", 《电工技术学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108988343A (zh) * 2018-08-31 2018-12-11 湖南大学 一种弱网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法
CN108988343B (zh) * 2018-08-31 2021-04-16 湖南大学 一种弱网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法
CN109546668A (zh) * 2018-11-22 2019-03-29 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种多能互补系统中储能状态均衡控制方法及系统
CN117031380A (zh) * 2023-10-08 2023-11-10 清华四川能源互联网研究院 电流传感器低频特性校验电路及其校验方法
CN117031380B (zh) * 2023-10-08 2023-12-19 清华四川能源互联网研究院 电流传感器低频特性校验电路及其校验方法

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