CN114285043A - 一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法 - Google Patents

Abstract

一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，涉及并网逆变器控制和电力电子技术领域，为了解决现有并网逆变器在极弱电网下功率传输能力不足的问题，通过采集并网点电压、电网电压和并网逆变器输出电流，将PCC电压幅值信息引入到并网电流控制结构中，根据并网电流和电网阻抗自适应调节无功功率输出补偿因输出电流的提高导致的PCC电压幅值的下降，扩大并网电流的输出范围。它用于提升并网逆变器的功率传输能力和对于不同输出工况、不同接入地点的适应能力。

Description

一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法

技术领域

本发明涉及一种提升极弱电网下并网逆变器功率传输能力的方法，涉及并网逆变器控制和电力电子技术领域。

背景技术

为了解决传统化石能源带来的环境污染问题，光伏、风电等新能源发电技术得到了广泛关注。为了实现我国在2021年提出“碳达峰”和“碳中和”的目标，大力发展新能源发电已成为中国重大战略需求。并网逆变器作为新能源发电单元的并网接口，通过控制其并网电流与电网进行功率交换，是新能源发电必不可少的关键环节。新能源发电系统一般处于偏远地区，多采用长距离输配电线路和多台变压器将能量输入电网，而此时电网呈现以低短路比(short circuit ratio,SCR)为特征的弱电网状态，当SCR＜2时，电网甚至呈现极弱电网状态。

随着新能源并网规模的扩大和功率等级的提高，它对电网的影响也越来越大。为了保证电网的供电质量，当新能源通过并网逆变器经高压传输线路并网时，要求其在公共耦合点(point of common coupling,PCC)的电压变化最大不超过±10％、功率因数(powerfactor,PF)不低于0.9。在正常电网下，并网逆变器可在单位功率因数控制下进行稳定有效的功率传输。但是在弱电网下，功率传输线路上存在明显的压降，逆变器输出电流的增大常常伴随着PCC电压的下降，从而限制了输出电流运行范围的扩大，影响了其功率传输能力的提高，尤其是极弱电网下，传输线上消耗的无功可能超出整个系统功率的一半。所以当前并网逆变器面临的主要挑战在于其在极弱电网下功率传输能力的提高，直接关系到新能源发电的推广使用和“双碳”目标的如期实现。

目前针对极弱电网条件下并网逆变器功率传输的研究大多集中于并网逆变器功率传输对并网电流的限制和引入专用无功补偿装置提高功率传输能力，缺少充分考虑PCC点电压跌落、功率因数以及同步稳定性对并网电流的限制和利用并网逆变器自身多功能控制优势进行无功电流补偿控制的研究。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有并网逆变器在极弱电网下功率传输能力不足的问题，提出了一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力的提升方法。

一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，所述方法包括以下内容：

步骤1、采集公共耦合点电压v_p送入电压采样函数，输出值经过派克变换器变换，得到公共耦合点电压d轴分量v_d和公共耦合点电压q轴分量v_q；

步骤2、公共耦合点电压q轴分量v_d经过比例积分控制器，得到的值与给定角频率ω_N求和，得到锁相环的输出角频率ω_c送入积分环节，得到锁相环的输出相位θ_c，锁相环的输出相位θ_c同时反馈给派克变换器和αβ坐标系；

步骤3、采集并网电流i_c送入电流采样函数，输出值经过克拉克变换器变换，得到变换值；

步骤4、实时采集电网电压V_g和电网阻抗X_g得到控制边界值，判断并网逆变器实际输出电流I₁是否大于边界值，

如果是，则通过电网电压V_g、电网阻抗X_g和并网逆变器实际输出电流I₁设计无功补偿系数K_d，将公共耦合点电压d轴分量v_d和电网电压幅值V_g的差值与无功补偿系数K_d相乘，乘积送入低通滤波器得到的值为逆变器输出电流q轴参考电流I_qr，逆变器输出电流q轴参考电流I_qr、逆变器输出电流d轴参考电流I_dr和PLL的输出相位θ_c经过αβ坐标系控制，输出值与并网电流i_c的变换值做差后经过电流控制器H_r(s)送入反克拉克变换器，得到SPWM调制信号送入SPWM调制器，得到开关信号控制并网逆变器开关管，使并网逆变器同时输出有功功率和无功功率；

如果否，则无功补偿系数K_d为0，此时公共耦合点电压d轴分量v_d和电网电压幅值V_g的差值与无功补偿系数K_d的乘积为0，此时逆变器输出电流q轴参考电流I_qr为0，逆变器输出电流q轴参考电流I_qr、逆变器输出电流d轴参考电流I_dr和PLL的输出相位θ_c经过αβ坐标系控制，输出值与并网电流i_c的变换值做差后经过电流控制器H_r(s)送入反克拉克变换器，得到SPWM调制信号送入SPWM调制器，得到开关信号控制并网逆变器开关管，使并网逆变器运行在单功率因数并网状态。

优选地，无功补偿系数K_d表示为：

式中，V_g是电网电压幅值，I₁是逆变器d轴电流给定值，X_g是电网阻抗。

本发明的有益效果是：

本申请基于公共耦合点电压跌落、功率因数以及同步稳定性的并网要求，提出一种极弱电网条件下并网逆变器功率传输能力的提升方法，在尽量保证并网逆变器并网功率因数的情况下，通过在线检测电网阻抗自适应补偿PCC点电压幅值，扩大输出电流上限，提高并网逆变器在极弱电网下的功率传输能力，使得新能源能量能充分稳定地输送到电网。

本申请创新点一涉及一种基于PCC电压前馈的分段自适应无功电流补偿控制方法，充分利用并网逆变器控制结构的灵活性，无需外加专用补偿装置。通过采集PCC电压、电网电压和并网逆变器输出电流，可将PCC电压幅值信息引入到并网电流q轴分量的参考值中，改变并网逆变器的输出电流性质，使其可以同时输出有功功率和无功功率。将该方法应用于极弱电网下，并网逆变器可补偿因输出电流的提高导致的PCC电压幅值的下降，并可根据并网电流和电网阻抗自适应调节无功功率输出，在满足功率因数要求下扩大并网电流的输出范围，提高并网逆变器的功率传输能力和不同输出工况、不同接入地点的适应性。

本申请创新点二涉及一种基于不对称双极性方波脉冲电流的电网阻抗辨识方法，可在线辨识电网实时阻抗，用于自适应调节无功补偿系数。此方法包含扰动注入和响应分析两部分，具有测试周期短、测量频谱宽、降低电网不平稳性等特点。

附图说明

图1为并网逆变器并网系统原理示意图；

其中：V_dc为恒定的直流母线电压；L₁、C₁、L₂组成LCL滤波器，R₁为阻尼电阻；u_o、u_c和v_p分别为逆变桥输出电压、电容支路电压和PCC电压；i_c为并网电流；v_g和Z_g表示电网电压和电网线路阻抗，其中，Z_g＝R_g+jω_gL_g(ω_g为电网角频率)，PLL代表锁相环(phase-lockedloop)，其中G_v(s)代表电压采样函数，H_pll(s)为比例积分控制器，ω_N为给定角频率，ω_c和θ_c分别为PLL的输出角频率和输出相位。其中设定I_dr＝I₁＞0，I_q1为上级调度无功电流指令值，一般为0，故I_qr＝I_q1＝0，G_i(s)代表电流采样函数，H_r(s)为比例谐振控制器，m_abc为SPWM调制信号，u_m为开关信号，[i_α，i_β]^T中的i_α代表逆变器输出电流α轴分量，i_β代表逆变器输出电流β轴分量；[i_αr，i_βr]^T中的i_αr代表逆变器输出电流α轴参考值，i_βr代表逆变器输出电流β轴参考值；[m_α，m_β]^T中的m_α代表SPWMα轴调制信号，m_β代表SPWMβ轴调制信号。

图2为基于PCC电压前馈的分段自适应无功电流补偿控制示意图；

图3为基于不对称双极性方波脉冲电流的电网阻抗辨识方法流程图；

图4为采用本申请方法后PCC电压随输出电流变化的实验波形图；

图5为采用本申请方法后并网逆变器输出有功功率和无功功率的波形图；其中，P_c表示有功功率，Q_c表示无功功率；

图6为脉冲电流扰动注入效果图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，所述方法包括以下内容：

步骤1、采集公共耦合点电压v_p送入电压采样函数，输出值经过派克变换器变换，得到公共耦合点电压d轴分量v_d和公共耦合点电压q轴分量v_q；

步骤2、公共耦合点电压q轴分量v_d经过比例积分控制器，得到的值与给定角频率ω_N求和，得到锁相环的输出角频率ω_c送入积分环节，得到锁相环的输出相位θ_c，锁相环的输出相位θ_c同时反馈给派克变换器和αβ坐标系；

步骤3、采集并网电流i_c送入电流采样函数，输出值经过克拉克变换器变换，得到变换值；

步骤4、实时采集电网电压V_g和电网阻抗X_g得到控制边界值，判断并网逆变器实际输出电流I₁是否大于边界值，

如果是，则通过电网电压V_g、电网阻抗X_g和并网逆变器实际输出电流I₁设计无功补偿系数K_d，将公共耦合点电压d轴分量v_d和电网电压幅值V_g的差值与无功补偿系数K_d相乘，乘积送入低通滤波器得到的值为逆变器输出电流q轴参考电流I_qr，逆变器输出电流q轴参考电流I_qr、逆变器输出电流d轴参考电流I_dr和PLL的输出相位θ_c经过αβ坐标系控制，输出值与并网电流i_c的变换值做差后经过电流控制器H_r(s)送入反克拉克变换器，得到SPWM调制信号送入SPWM调制器，得到开关信号控制并网逆变器开关管，使并网逆变器同时输出有功功率和无功功率；

如果否，则无功补偿系数K_d为0，此时公共耦合点电压d轴分量v_d和电网电压幅值V_g的差值与无功补偿系数K_d的乘积为0，此时逆变器输出电流q轴参考电流I_qr为0，逆变器输出电流q轴参考电流I_qr、逆变器输出电流d轴参考电流I_dr和PLL的输出相位θ_c经过αβ坐标系控制，输出值与并网电流i_c的变换值做差后经过电流控制器H_r(s)送入反克拉克变换器，得到SPWM调制信号送入SPWM调制器，得到开关信号控制并网逆变器开关管，使并网逆变器运行在单功率因数并网状态。

本实施方式中，图1中，PLL通过采集v_p进行同步，当PLL达到稳态时，θ_c与v_p相位相同，v_d与v_p幅值相同，v_q＝0。并网电流i_c经过采样环节G_i(s)与给定电流一同转换到αβ坐标系下进行控制，设定I_dr＝I₁＞0，I_qr＝I_q1＝0来实现单功率因数(PF＝1)并网。经过电流控制器H_r(s)送入SPWM产生控制开关管的开关信号。

如图1所示，并网逆变器通过控制并网电流i_c进行功率传输，当其流经并网线路阻抗Z_g时会产生一定的压降，该压降引起的v_p跌落可能会引发功率失稳，甚至是PLL同步失稳问题，从而影响并网逆变器的功率传输能力。为了使并网逆变器能稳定运行在功率传输能力最差的纯感性极弱电网下，本申请提出了基于PCC电压前馈的分段自适应无功电流补偿控制方法，其原理示于图2，具体原理为：

采集PCC电压，将幅值v_d的信息引入到无功电流给定值I_qr中实现无功补偿，由图2可得无功电流给定值I_qr由0变为：I_qr＝(v_d-V_g)K_dG_df(s)；此时PCC点电压幅值的表达式为：

从上式可得当PCC点电压幅值发生跌落时，I_qr取值为负，以此来改善PCC点电压使其满足并网要求。本申请提出了分段自适应无功电流补偿策略来设计无功补偿系数K_d，以在保证并网功率因数的前提下补偿PCC点电压幅值，设计原则为：

当PCC点电压V_p≥0.9V_g时，K_d＝0，并网逆变器仍运行在单功率因数并网状态；否则，通过加入I_qr使得PCC点电压维持在V_p＝0.9V_g，以尽可能减小系统无功。基于此原则，K_d表达式为：

实时采集电网电压V_g和辨识电网阻抗X_g(纯感性极弱电网下电网阻抗Z_g可写作X_g)计算控制边界值，将并网逆变器实际输出电流I₁与边界值进行比较，判定逆变器工作区域实现分区控制。实时更新无功补偿系数K_d数值实现对电网阻抗X_g、并网电流I₁的自适应控制，在满足PCC电压和功率因数并网要求下，提高并网电流上限，提高并网逆变器的功率传输能力，此时并网逆变器的最大并网电流I_m ^PF和最大输出功率P_m ^PF表达式为：

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法进一步限定，在本实施方式中，其特征在于，无功补偿系数K_d表示为：

式中，V_g是电网电压幅值，I₁是逆变器d轴电流给定值，X_g是电网阻抗。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法进一步限定，在本实施方式中，逆变器输出电流q轴参考值I_qr表示为：

I_qr＝(v_d-V_g)K_d G_df(s) 公式2，

式中，I_qr为逆变器输出电流q轴参考值，v_d为公共耦合点电压q轴分量，K_d为无功补偿系数，G_df(s)为低通滤波器。

本实施方式中，在逆变器电流环的q轴电流参考量中引入PCC电压幅值信息实现前馈控制，参考量由0变为：I_qr＝(v_d-V_g)K_d G_df(s)；I_qr为逆变器输出电流q轴参考值，v_d为PCC电压d轴分量即其幅值，V_g为电网电压幅值，K_d为无功补偿系数，G_df(s)为低通滤波器。此时，PCC电压幅值的表达式变为：

V_g是电网电压幅值，V_p是PCC电压幅值，I₁是逆变器d轴电流给定值，X_g是电网阻抗，I_qr是逆变器输出电流q轴参考值。

当PCC电压幅值发生跌落时，并网逆变器q轴电流给定值I_qr变为负值，补偿了PCC电压的幅值跌落，使得PCC电压能够满足逆变器并网的要求。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法进一步限定，在本实施方式中，公共耦合点电压的幅值表达式为：

式中，V_g是电网电压幅值，V_p是PCC电压幅值，I₁是逆变器d轴电流给定值，X_g是电网阻抗，I_qr是逆变器输出电流q轴参考电流。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法进一步限定，在本实施方式中，并网逆变器同时输出有功功率和无功功率中的最大并网电流I_m ^PF和最大输出功率P_m ^PF表达式为：

式中，V_g是电网电压幅值，X_g是电网阻抗。

本实施方式中，q轴电流的加入降低了并网逆变器的功率因数，为了满足并网逆变器并网功率因数的要求，提出分段式自适应无功电流补偿策略来设计无功补偿系数K_d。

为了能够保持较高的功率因数，引出的无功电流补偿仅仅使PCC电压维持在0.9V_g附近。

当PCC电压V_p≥0.9V_g时，不引入无功补偿即K_d＝0，并网逆变器以单位功率因数运行。当PCC电压跌落即V_p≤0.9V_g时，引入无功补偿即K_d≠0，并网逆变器不再以单位功率因数运行，同时输出有功电流与无功电流，抬高PCC电压在并网电压范围内。此时并网逆变器的最大并网电流I_m ^PF和最大输出功率P_m ^PF表达式为：

具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三、四或五所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法进一步限定，在本实施方式中，电网阻抗X_g的获得过程为：

步骤一、检测逆变器输出电流i_c是否达到正峰值或负峰值，若达到正峰值，则在逆变器输出电流q轴参考电流I_qr和逆变器输出电流d轴参考电流I_dr上各叠加幅值为正峰值四分之三的负极性方波脉冲电流扰动，当逆变器输出电流扰动达到设定扰动幅值时撤去该脉冲电流，若达到负峰值，则在逆变器输出电流q轴参考电流I_qr和逆变器输出电流d轴参考电流I_dr上各叠加幅值为负峰值八分之三的正极性方波脉冲电流扰动，当逆变器输出电流扰动达到设定扰动幅值时撤去该脉冲电流；

步骤二、对电网电压v_g和逆变器输出电流i_c进行采样，分别获取电压响应信号和电流扰动；

步骤三、采用受扰动周期内的电压响应信号减去受扰动周期的下个周期内的电压，得到去除固有谐波之后的电压中的扰动响应；采用受扰动周期内的电流扰动减去受扰动周期的下个周期内的电流，得到去除固有谐波之后的电流中的扰动响应；

步骤四、对去除固有谐波之后的电压和电流中的扰动响应各进行离散傅里叶分析，得到电压信号时域序列和电流信号时域序列，从电压信号时域序列中分离出正序电压的频域序列和负序电压的频域序列，从电流信号时域序列中分离出正序电流的频域序列和负序电流的频域序列；

步骤五、根据正序电压的频域序列和正序电流的频域序列，得到正序电网阻抗，根据负序电压的频域序列和负序电流的频域序列，得到负序电网阻抗。

本实施方式中，步骤三中的受扰动周期内的电压响应信号指的步骤二得到的电压响应信号，该电压响应信号可以分为两个信号响应的叠加，一是施加的脉冲，二是不加脉冲时的原始电压；而步骤三中的受扰动周期的下个周期内的电压指的就是不加脉冲时的原始电压。

本申请提出的基于不对称双极性方波脉冲电流的电网阻抗辨识方法，可在线辨识电网实时阻抗，用于自适应调节无功补偿系数。此方法包含扰动注入和响应分析两部分，具有测试周期短、测量频谱宽、降低电网不平稳性等特点。通过注入不对称双极性方波脉冲扰动电流和分析响应，可在短时间、宽频域内稳定准确地辨识存在背景谐波的电网的实时阻抗，适合用于电流环带宽有限的并网逆变器进行自适应调节无功补偿系数。

扰动信号幅值不能超过系统的电流等级，而扰动信号幅值决定了辨识结果的准确性，由于逆变电流达到峰值时刻允许对其施加的扰动幅值最大，因此选择该时刻作为注入扰动信号的时间点。本申请在逆变器输出电流的正峰值处叠加一个电流峰值四分之三的负极性方波脉冲电流扰动，在逆变器输出电流的负峰值处叠加一个电流峰值八分之三的正极性方波脉冲电流扰动，当逆变器输出电流扰动达到设定幅值时撤去该脉冲。

电力电子系统中谐波和背景谐波大部分分布在100Hz-1000Hz的频率带，为了保证高信噪比，所选扰动脉冲频谱需具有相似的分布。同时为保证系统的稳定性，电流回路总以有限的带宽进行设计，还需要考虑电流环的高频抑制特性。相比于锯齿波和三角波，方波在100Hz-1000Hz频率段分量更多；不对称双极性方波相比于单极性方波和对称双极性脉方波，在整个频率段分布更加均匀，拥有较多的中低频分量和更高的高频分量，适合用于并网逆变器的电网阻抗辨识，故本申请使用幅度、极性、宽度均不一致的不对称双极性方波脉冲电流作为扰动电流。图6为脉冲电流扰动注入效果图，图6中第一个坐标中的正弦波为未叠加扰动周期时并网逆变器输出电流，附图标记1为在叠加扰动周期后并网逆变器输出电流。图6中第二个坐标表示注入的不对称双极性方波脉冲电流。

方波脉冲相比于其他类型脉冲拥有更高的低频分量，不对称双极性脉冲相比于单极性脉冲和对称双极性脉冲，频谱分布更加均匀，更适合用于存在背景谐波的电网和使用有限带宽电流环的并网逆变器。使用较大的扰动幅值有助于提高脉冲响应分析中的信噪比，提高辨识精度和有效频谱范围。

对注入扰动后的电网电压和逆变器输出电流进行采样，获取电流扰动和电压响应信号，采用在受扰动周期的系统响应信号中减去不受扰动时的系统响应信号的稳态补偿法来消除电网固有谐波对电压响应的影响，其原理如：Δx(t)＝x_p(t)-x(t)。

对去除固有谐波之后的电压响应和电流扰动信号进行离散傅里叶分析，分离出每一相电压和电流频域序列中的正负序成分，并将相电压、相电流转换为正负序电压、电流，转换公式如公式7。

图3清晰地展示了本发明提出的电网阻抗辨识方法流程。

实验验证：

采用半实物仿真平台RT-Box和芯片TMS320F28335进行硬件在环实验运行主电路部分，线路电感L_g＝35mH，图4采用本专利方法后PCC电压随输出电流变化波形，图5为并网逆变器采用本申请方法后输出功率随输出电流的变化波形。

从图4可见补偿下的PCC电压不随给定电流I₁的变化而变化，其稳定运行在所设计的0.9V_g附近；有功功率P_C随I₁增大而增大，当I₁＝25A时，P_c可达10.6kW(图中1V代表1kW)，此时，无功功率Q_c约为5.1kW，计算可得PF≈0.9。实验结果验证了本申请的有效性和正确性。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式六所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法进一步限定，在本实施方式中，步骤三中，去除固有谐波之后的电压中的扰动响应和去除固有谐波之后的电流中的扰动响应均表示为：

Δx(t)＝x_p(t)-x(t) 公式5，

式中，Δx(t)为去除固有谐波之后的电压或者电流中的扰动响应，x_p(t)为受扰动周期内的电压或电流，x(t)为受扰动周期的下个周期内的电压或电流。

具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式六所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法进一步限定，在本实施方式中，

离散傅里叶分析公式为：

式中，x(n)为信号的时域序列，X(k)为信号的频域序列，N为系列长度，x(n)代表三相电压、电流信号的采样序列，X(k)为对应的频域序列，DFT表示离散傅里叶变换，j为虚数单位，k为代表频域采样点，n为代表时域采样点，e代表自然对数的底数。

具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式六所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法进一步限定，在本实施方式中，正序电流的频域序列、负序电流的频域序列、正序电压的频域序列和负序电压的频域序列表示为：

式中，U_p[f]为正序电压的频域序列，U_n[f]为负序电压的频域序列，I_p[f]为正序电流的频域序列，I_n[f]为负序电流的频域序列，I_a[f]、I_b[f]、I_c[f]为三相相电流的频域序列，U_a[f]、U_b[f]、U_c[f]为三相相电压的频域序列，a＝e^j2π/3，j为虚数单位。

具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式六所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法进一步限定，在本实施方式中，正序电网阻抗和负序电网阻抗表示为：

式中，Z_gp为正序电网阻抗，Z_gn为负序电网阻抗。

Claims (10)

1.一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，其特征在于，所述方法包括以下内容：

步骤1、采集公共耦合点电压v_p送入电压采样函数，输出值经过派克变换器变换，得到公共耦合点电压d轴分量v_d和公共耦合点电压q轴分量v_q；

步骤2、公共耦合点电压q轴分量v_d经过比例积分控制器，得到的值与给定角频率ω_N求和，得到锁相环的输出角频率ω_c送入积分环节，得到锁相环的输出相位θ_c，锁相环的输出相位θ_c同时反馈给派克变换器和αβ坐标系；

步骤3、采集并网电流i_c送入电流采样函数，输出值经过克拉克变换器变换，得到变换值；

步骤4、实时采集电网电压V_g和电网阻抗X_g得到控制边界值，判断并网逆变器实际输出电流I₁是否大于边界值，

如果是，则通过电网电压V_g、电网阻抗X_g和并网逆变器实际输出电流I₁设计无功补偿系数K_d，将公共耦合点电压d轴分量v_d和电网电压幅值V_g的差值与无功补偿系数K_d相乘，乘积送入低通滤波器得到的值为逆变器输出电流q轴参考电流I_qr，逆变器输出电流q轴参考电流I_qr、逆变器输出电流d轴参考电流I_dr和PLL的输出相位θ_c经过αβ坐标系控制，输出值与并网电流i_c的变换值做差后经过电流控制器H_r(s)送入反克拉克变换器，得到SPWM调制信号送入SPWM调制器，得到开关信号控制并网逆变器开关管，使并网逆变器同时输出有功功率和无功功率；

如果否，则无功补偿系数K_d为0，此时公共耦合点电压d轴分量v_d和电网电压幅值V_g的差值与无功补偿系数K_d的乘积为0，此时逆变器输出电流q轴参考电流I_qr为0，逆变器输出电流q轴参考电流I_qr、逆变器输出电流d轴参考电流I_dr和PLL的输出相位θ_c经过αβ坐标系控制，输出值与并网电流i_c的变换值做差后经过电流控制器H_r(s)送入反克拉克变换器，得到SPWM调制信号送入SPWM调制器，得到开关信号控制并网逆变器开关管，使并网逆变器运行在单功率因数并网状态。

2.根据权利要求1所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，其特征在于，无功补偿系数K_d表示为：

式中，V_g是电网电压幅值，I₁是逆变器d轴电流给定值，X_g是电网阻抗。

3.根据权利要求2所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，其特征在于，

逆变器输出电流q轴参考值I_qr表示为：

I_qr＝(v_d-V_g)K_dG_df(s) 公式2，

式中，I_qr为逆变器输出电流q轴参考值，v_d为公共耦合点电压q轴分量，K_d为无功补偿系数，G_df(s)为低通滤波器。

4.根据权利要求1所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，其特征在于，公共耦合点电压的幅值表达式为：

式中，V_g是电网电压幅值，V_p是PCC电压幅值，I₁是逆变器d轴电流给定值，X_g是电网阻抗，I_qr是逆变器输出电流q轴参考电流。

5.根据权利要求1所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，其特征在于，并网逆变器同时输出有功功率和无功功率中的最大并网电流I_m ^PF和最大输出功率P_m ^PF表达式为：

式中，V_g是电网电压幅值，X_g是电网阻抗。

6.根据权利要求3、4或5所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，其特征在于，电网阻抗X_g的获得过程为：

步骤一、检测逆变器输出电流i_c是否达到正峰值或负峰值，若达到正峰值，则在逆变器输出电流q轴参考电流I_qr和逆变器输出电流d轴参考电流I_dr上各叠加幅值为正峰值四分之三的负极性方波脉冲电流扰动，当逆变器输出电流扰动达到设定扰动幅值时撤去该脉冲电流，若达到负峰值，则在逆变器输出电流q轴参考电流I_qr和逆变器输出电流d轴参考电流I_dr上各叠加幅值为负峰值八分之三的正极性方波脉冲电流扰动，当逆变器输出电流扰动达到设定扰动幅值时撤去该脉冲电流；

步骤二、对电网电压v_g和逆变器输出电流i_c进行采样，分别获取电压响应信号和电流扰动；

步骤三、采用受扰动周期内的电压响应信号减去受扰动周期的下个周期内的电压，得到去除固有谐波之后的电压中的扰动响应；采用受扰动周期内的电流扰动减去受扰动周期的下个周期内的电流，得到去除固有谐波之后的电流中的扰动响应；

步骤四、对去除固有谐波之后的电压和电流中的扰动响应各进行离散傅里叶分析，得到电压信号时域序列和电流信号时域序列，从电压信号时域序列中分离出正序电压的频域序列和负序电压的频域序列，从电流信号时域序列中分离出正序电流的频域序列和负序电流的频域序列；

步骤五、根据正序电压的频域序列和正序电流的频域序列，得到正序电网阻抗，根据负序电压的频域序列和负序电流的频域序列，得到负序电网阻抗。

7.根据权利要求6所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，其特征在于，步骤三中，去除固有谐波之后的电压中的扰动响应和去除固有谐波之后的电流中的扰动响应均表示为：

Δx(t)＝x_p(t)-x(t) 公式5，

式中，Δx(t)为去除固有谐波之后的电压或者电流中的扰动响应，x_p(t)为受扰动周期内的电压或电流，x(t)为受扰动周期的下个周期内的电压或电流。

8.根据权利要求6所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，其特征在于，离散傅里叶分析公式为：

式中，x(n)为信号的时域序列，X(k)为信号的频域序列，N为系列长度，x(n)代表三相电压、电流信号的采样序列，X(k)为对应的频域序列，DFT表示离散傅里叶变换，j为虚数单位，k为代表频域采样点，n为代表时域采样点，e代表自然对数的底数。

9.根据权利要求6所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，其特征在于，正序电流的频域序列、负序电流的频域序列、正序电压的频域序列和负序电压的频域序列表示为：

式中，U_p[f]为正序电压的频域序列，U_n[f]为负序电压的频域序列，I_p[f]为正序电流的频域序列，I_n[f]为负序电流的频域序列，I_a[f]、I_b[f]、I_c[f]为三相相电流的频域序列，U_a[f]、U_b[f]、U_c[f]为三相相电压的频域序列，a＝e^j2π/3，j为虚数单位。

10.根据权利要求6所述的一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，其特征在于，正序电网阻抗和负序电网阻抗表示为：

式中，Z_gp为正序电网阻抗，Z_gn为负序电网阻抗。

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