CN108448608A - 一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法 - Google Patents

一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108448608A
CN108448608A CN201710367880.XA CN201710367880A CN108448608A CN 108448608 A CN108448608 A CN 108448608A CN 201710367880 A CN201710367880 A CN 201710367880A CN 108448608 A CN108448608 A CN 108448608A
Authority
CN
China
Prior art keywords
connected inverter
current
grid
gird
gain scheduling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710367880.XA
Other languages
English (en)
Inventor
任晓彤
丁欣
李红
贺子航
覃发梧
赵佳伟
杨柳林
黄洪全
陈延明
莫里克
吴慧芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi University
Original Assignee
Guangxi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi University filed Critical Guangxi University
Priority to CN201710367880.XA priority Critical patent/CN108448608A/zh
Publication of CN108448608A publication Critical patent/CN108448608A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法,通过对网侧电流和电压信号进行采样，将电流和电压信号分别输入到阻抗辨识模块，电流自适应控制器接收电流信号，PWM调制器接收电流自适应控制器的输出后进行门级驱动；以45度相位裕量为指标，获取并网逆变器的电流自适应控制器的增益调度变量，以对并网逆变器控制器进行参数调整。本发明实现了微电网稳定可靠运行和参数自主优化，优化系统的性能指标，在微电网运行阻抗变化时，具有良好的鲁棒性。

Description

一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法。
背景技术
与传统阻抗很小的大电网相比，微电网基本上是一个弱电网，其阻抗不可以忽略，微电网等效阻抗存在并且实时变化，对变化的微电网阻抗来说，并网逆变器如果采用固定的PI调节器或者PR(比例谐振)调节器，难以优化系统的控制性能指标，如果微电网阻抗变化过大(特别是等效电感过大时)，会恶化系统的控制性能指标，严重时会导致系统不稳定。
为了获得良好的系统控制性能指标，在控制对象变化时，必须进行自适应控制器的研究。现有自适应控制分为：增益自适应控制、模型参考自适应控制、模糊自适应控制以及自适应逆控制等。增益调度自适应控制与其他自适应控制相比，对环境条件或过程参数的变化可以用简单的方法辨识出来，并通过查表法切换控制器实现。
探讨快速微电网的阻抗辨识方法，对并网逆变器自适应控制进行深入的理论研究和实际样机试验研究，可以为微电网稳定可靠运行，为微电网及其并网逆变器工作在最优状态提供理论依据和技术基础，也为微电网鲁棒运行提供理论依据和技术基础。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法，采用增益调度的控制策略，首先以相位裕量最优(45度)为指标，同时兼顾其他性能指标，进行逆变器电流调节器的增益调度自适应控制，提高系统的稳定性、可靠性。
为实现上述目的，本发明一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法,通过对网侧电流和电压信号进行采样，将电流和电压信号分别输入到阻抗辨识模块，电流自适应控制器接收电流信号，PWM调制器接收所述电流自适应控制器的输出后进行门级驱动；以45度相位裕量为指标，获取所述并网逆变器的所述电流自适应控制器的增益调度变量，以对并网逆变器控制器进行参数调整。
优选地，所述逆变器输出采用LCL型滤波器。
优选地，所述LCL型滤波器采用并网电流和电容电流双闭环控制策略对并网电流进行控制，并且采用电容电流闭环增加系统阻尼。
根据所述采样的数值，获取电网阻抗。
电网阻抗和所述并网逆变器输出阻抗之比Zg(s)/Zo(s)满足奈奎斯特稳定性判据时，所述并网逆变器稳定工作。
根据所述阻抗之比满足奈奎斯特稳定判据情况划分电网阻抗区间，从而设计不同的并网逆变器控制器，使得不同电网阻抗下逆变器的控制性能最优。
优选地，所述并网逆变器控制器切换时采用无扰切换。
附图说明
图1是本发明并网逆变器控制系统框图
图2是本发明LCL滤波并网逆变器电路
图3是本发明LCL滤波器并网逆变器数学模型
图4是本发明入网电流和电容电流双闭环控制数学模型
图5是本发明逆变器接入电网系统小信号模型
下表提供了各图及描述所用术语和符号的解释。
具体实施方式
下面结合附录图对本发明具体实施方式做进一步详细描述，但不构成对本发明保护范围的限制。
并网逆变器控制系统框图如图1所示，逆变器输出采用LCL滤波器，通过对网侧电流和电压信号进行采样，将电流和电压信号分别输入到阻抗辨识模块，电流自适应控制器接收电流信号，PWM调制器接收所述电流自适应控制器的输出后进行门级驱动。
并网逆变器的输出滤波器采用LCL滤波，其电路图如图2所示。LCL滤波器对高次谐波衰减效果显著，并且在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。但是，LCL型滤波器为无阻尼三阶系统，易发生谐振。采用并网电流和电容电流双闭环控制策略对并网电流进行控制，采用电容电流闭环增加系统阻尼，从而可抑制系统振荡，增加系统稳定性。
由图2可知：
求得并网电流i2与逆变器输出电压uo之间的关系式为：
由于逆变桥的开关频率远高于LCL滤波器的截止频率，滤波器的输出除基波分量外的其他谐波被大大衰减，因此，对于基波而言，逆变桥可等效为比例环节
建立LCL滤波并网逆变器的数学模型，如图3所示。
LCL滤波器存在谐振尖峰，容易导致电流波形畸变，造成系统不稳定。用典型的入网电流直接闭环控制是不能抑制谐振尖峰，为此采用入网电流和电容电流双闭环控制增加系统阻尼，从而抑制谐振尖峰，增加系统稳定性。
入网电流和电容电流双闭环控制是采用入网电流作为外环控制量，电容电流作为内环控制量，数学模型如图4所示。其闭环传递函数为：
由控制框图可得逆变器输出阻抗为：
并网逆变器模型如图5所示，对于并网逆变器这一混合系统，单独工作时电压源和电流源都是稳定的。根据等效电路，逆变器输出电流表达式为：
整理得：
当Zg(s)/Zo(s)满足奈奎斯特稳定性判据时，并网逆变器可以稳定工作。系统稳定裕度也可以通过Zg(s)/Zo(s)的奈奎斯特曲线决定。要提高逆变器的抗干扰性能，就必须提高输出阻抗的模值和交越频率处的相角(即相位裕量)。
在理想条件下，假设Zg(s)＝0，则Zo(s)越大，系统抗干扰性能越好。实际上电网并不是理想的，为了保证系统的鲁棒性能，要求相位裕量满足一定值，通常在45°左右。系统稳定的相角裕量，可以由下式求得，其中fc为穿越频率，下式可以间接确定电流调节器的增益值。
PM＝180°-(tan-1[zg(fc)]-tan-1[zo(fc)])
判断奈奎斯特曲线的稳定性首先需要计算Zg(s)/Zo(s)实部为正的极点个数，而计算Zg(s)/Zo(s)的极点即求解特征方程式
极点的实部为正即特征方程的根位于s平面的右半平面，而判断特征方程有多少根位于s平面的右半平面只需要看Routh表第一列符号改变了几次。
判断系统在不同的控制器参数和不同微电网阻抗之下是否满足奈奎斯特稳定性判据，选择当前可以保证系统性能指标的控制器参数并进行切换，实现以相位裕度45°为最优指标，同时兼顾系统其他性能指标，对并网逆变器的电流调节器进行增益调度自适应控制。
控制对象的划分不宜过多，工作区间划分过多，每个工作区间电网阻抗变化小，控制指标容易优化，但会增加计算的负担；工作区间划分不宜过少，过小导致控制对象不确定部分增大，性能指标难以优化。在设计时需要综合考虑。

Claims (7)

1.一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法,通过对网侧电流和电压信号进行采样，将所述电流和电压信号分别输入到阻抗辨识模块，电流自适应控制器接收所述电流信号，PWM调制器接收所述电流自适应控制器的输出后进行门级驱动；
其特征在于，以45度相位裕量为指标，获取所述并网逆变器的所述电流自适应控制器的增益调度变量，以对并网逆变器控制器进行参数调整。
2.根据权利要求书1所述的增益调度自适应的并网逆变器控制方法，所述并网逆变器输出采用LCL型滤波器。
3.根据权利要求书2所述的增益调度自适应的并网逆变器控制方法，所述LCL型滤波器采用并网电流和电容电流双闭环控制策略对并网电流进行控制，并且采用电容电流闭环增加系统阻尼。
4.根据权利要求书1-3中任一项所述的增益调度自适应的并网逆变器控制方法，对并网点电压电流采样，实时辨识微电网阻抗。
5.根据权利要求书1-3中任一项所述的增益调度自适应的并网逆变器控制方法，电网阻抗和所述并网逆变器输出阻抗之比Zg(s)/Zo(s)满足奈奎斯特稳定性判据时，所述并网逆变器稳定工作。
6.根据权利要求书4所述的增益调度自适应的并网逆变器控制方法，根据所述阻抗之比满足奈奎斯特稳定判据情况划分电网阻抗区间，从而设计不同的并网逆变器控制器，使得不同电网阻抗下逆变器的控制性能最优。
7.根据权利要求书6所述的增益调度自适应的并网逆变器控制方法，其特征在于，所述并网逆变器控制器切换时采用无扰切换的方法。
CN201710367880.XA 2017-05-23 2017-05-23 一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法 Pending CN108448608A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710367880.XA CN108448608A (zh) 2017-05-23 2017-05-23 一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710367880.XA CN108448608A (zh) 2017-05-23 2017-05-23 一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108448608A true CN108448608A (zh) 2018-08-24

Family

ID=63190852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710367880.XA Pending CN108448608A (zh) 2017-05-23 2017-05-23 一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108448608A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109936154A (zh) * 2019-03-28 2019-06-25 广东志成冠军集团有限公司 一种海岛电源阻抗重构控制方法
EP3637574A1 (en) * 2018-10-11 2020-04-15 Universidade de Vigo Method for estimating electrical parameters of a grid
CN114336736A (zh) * 2021-11-29 2022-04-12 国网江苏省电力有限公司 一种基于电流型控制的储能逆变器并网系统稳定性改善方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103545838A (zh) * 2013-09-17 2014-01-29 南京航空航天大学 一种适用于弱电网接入条件下的并网逆变器混合阻尼自适应控制方法
CN103595065A (zh) * 2013-09-27 2014-02-19 重庆大学 一种基于电网阻抗的大型光伏电站并网稳定性设计方法
CN105743123A (zh) * 2016-04-07 2016-07-06 电子科技大学 一种基于lcl-lc的并网系统有源阻尼参数设计方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103545838A (zh) * 2013-09-17 2014-01-29 南京航空航天大学 一种适用于弱电网接入条件下的并网逆变器混合阻尼自适应控制方法
CN103595065A (zh) * 2013-09-27 2014-02-19 重庆大学 一种基于电网阻抗的大型光伏电站并网稳定性设计方法
CN105743123A (zh) * 2016-04-07 2016-07-06 电子科技大学 一种基于lcl-lc的并网系统有源阻尼参数设计方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐志英等: ""采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术"", 《中国电机工程学报》 *
杨东升等: ""提高LCL型并网逆变器对弱电网适应能力的虚拟阻抗方法"", 《中国电机工程学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3637574A1 (en) * 2018-10-11 2020-04-15 Universidade de Vigo Method for estimating electrical parameters of a grid
CN109936154A (zh) * 2019-03-28 2019-06-25 广东志成冠军集团有限公司 一种海岛电源阻抗重构控制方法
CN109936154B (zh) * 2019-03-28 2021-01-08 广东志成冠军集团有限公司 一种海岛电源阻抗重构控制方法
CN114336736A (zh) * 2021-11-29 2022-04-12 国网江苏省电力有限公司 一种基于电流型控制的储能逆变器并网系统稳定性改善方法
CN114336736B (zh) * 2021-11-29 2024-09-27 国网江苏省电力有限公司 一种基于电流型控制的储能逆变器并网系统稳定性改善方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106253337B (zh) 一种用于镇定多台逆变器并网系统的阻抗适配器
CN102326310A (zh) 用于并网过渡的功率逆变器控制
CN108448608A (zh) 一种基于增益调度自适应的并网逆变器控制方法
CN108879782A (zh) 基于双重滤波电网电压前馈的并网逆变器优化控制方法
CN109004649A (zh) 一种基于有源阻尼的lcl滤波器谐振抑制装置及方法
CN110266009A (zh) 一种交流微电网高次谐波有源稳定装置和方法
CN116960990B (zh) 抑制电力系统宽频振荡的方法、装置、系统及存储介质
CN112103972A (zh) 一种柔性直流宽频带振荡的广谱自适应阻塞控制方法
CN110086171A (zh) 一种增强系统抗干扰能力的并网逆变器谐振抑制方法及装置
CN110380431A (zh) 一种多功能电力调谐滤波系统及方法
CN209419476U (zh) 不规则纹波有源补偿电路及供电系统
CN102593837A (zh) 一种自适应的单调谐滤波器
CN106208772A (zh) 高频链矩阵式逆变器并联改进虚拟阻抗及功率滤波的方法
CN105978018B (zh) 一种lc型并网逆变器控制方法
CN102594157B (zh) 交流电源均流输出系统的信号采集装置及处理方法
CN109672179A (zh) 一种三相并网系统llcl滤波器参数设计方法
CN116667347A (zh) 一种有源电力滤波器谐波电流控制方法
CN106684873B (zh) 四调谐无源滤波器及其参数设计方法
CN105591385A (zh) 一种统一潮流控制器新型非线性鲁棒控制系统
CN109842153A (zh) 提高电网阻抗适应性的lcl参数和控制参数设计方法及装置
CN205753404U (zh) 一种电能治理装置系统
CN107681686A (zh) 一种并网逆变器及其谐波抑制方法及光伏并网系统
CN107623451A (zh) Lcl滤波型pwm整流器的有源阻尼直接功率控制系统及方法
CN208939582U (zh) 分布式次同步振荡抑制装置及新能源输电系统
CN208674881U (zh) 次同步振荡抑制装置及新能源输电系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Chen Yanming

Inventor after: Mo Like

Inventor after: Wu Huifang

Inventor after: Ren Xiaotong

Inventor after: Ding Xin

Inventor after: Li Hong

Inventor after: He Zihang

Inventor after: Qin Fawu

Inventor after: Zhao Jiawei

Inventor after: Yang Liulin

Inventor after: Huang Hongquan

Inventor before: Ren Xiaotong

Inventor before: Mo Like

Inventor before: Wu Huifang

Inventor before: Ding Xin

Inventor before: Li Hong

Inventor before: He Zihang

Inventor before: Qin Fawu

Inventor before: Zhao Jiawei

Inventor before: Yang Liulin

Inventor before: Huang Hongquan

Inventor before: Chen Yanming

CB03 Change of inventor or designer information
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180824

RJ01 Rejection of invention patent application after publication