CN116316625B - Lcl型逆变器多机并联系统的全局谐振抑制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LCL型逆变器多机并联系统的全局谐振抑制方法及系统，包括S1：通过单逆变器系统等效模型得到逆变器多机并联系统等效模型，从而得到多逆变器并联系统的谐振特性；S2：基于QPR控制器形成以电容电流比例作电流内环、网侧电流反馈作电流外环的双环控制；S3：在步骤2的基础上添加电网电压前馈串联超前补偿环节的优化控制，抑制电网电压低频扰动分量带来的谐波谐振；S4：在步骤3的基础上引入PCC点高频分量反馈补偿，可根据弱电网下电网阻抗的大小设定调节虚拟导纳系数，实现对逆变器多机并联系统的全局谐振抑制，并网输出电流质量以及应对弱电网中电网阻抗变化的鲁棒性得到有效提高，使光伏逆变器多机并联系统运行更稳定。
Description
技术领域
本发明属于光伏发电多机并网领域，更具体地，涉及一种LCL型逆变器多机并联系统的全局谐振抑制方法及系统。
背景技术
伴随能源需求的日益扩大，以光伏发电为代表的可再生新能源分布式发电系统正迅速发展，其中并网逆变器常作为并入电网的重要接口以实现电能传输。并网逆变器桥臂输出侧含有大量高次谐波，由于LCL滤波器因具备低频段增益、高频段纹波衰减的优点，从而受到广泛应用，但LCL滤波器相频特性存在一个相位发生-180°跳跃的谐振频率点，显示其具有固有谐振特性，且由于实际电网为电网阻抗不容忽视的弱电网，逆变器输出阻抗与电网阻抗产生耦合关系，从而导致逆变器多机并联系统的谐振情况更加严重。
针对逆变器谐振尖峰的抑制方法主要分为无源阻尼法和有源阻尼法。无源阻尼的方式简单直接，但是由于添加了无源元件，增加了电路复杂性及系统损耗，且会增加系统的成本和体积；有源阻尼法是通过反馈合适的状态变量，从控制的角度，得到与实际电阻等效的阻尼效果，其中电容电流反馈方法得到广泛应用，可有效抑制系统谐振，但在逆变器多机系统中，随着逆变器台数的增加或电网阻抗的增加，简单的电容电流反馈有源阻尼方式已不能有效抑制系统谐振，公共点处电网电压引起的谐波谐振问题凸显，系统的稳定性也有待提高。
因此，如何抑制弱电网下逆变器多机系统出现的复杂谐振问题，提高输出并网电流质量，提升系统稳定性，提高系统对电网阻抗变化的鲁棒性是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LCL型逆变器多机并联系统的全局谐振抑制方法，以双环电流控制作传统有源阻尼方式，在此基础上，添加电网电压前馈串联超前补偿环节的优化控制，抑制电网电压低频扰动分量带来的谐波谐振，以及引入PCC点电压高频分量反馈补偿，抑制高频谐波谐振，从而实现对逆变器多机并联系统的全局谐振抑制，提升系统稳定性。
本发明技术方案如下：
一种LCL型逆变器多机并联系统的全局谐振抑制方法，包括：
通过LCL型单逆变器系统等效模型得到逆变器多机并联系统等效模型，获取多逆变器并联系统的谐振特性；
构建基于QPR控制器并以电容电流比例作电流内环、网侧电流反馈作电流外环的双环控制，将其作为有源阻尼控制策略；
在双环控制上进行电网电压前馈串联超前补偿环节的优化控制，抑制电网电压低频扰动分量带来的谐波谐振；
在优化控制上进行PCC点高频分量反馈补偿，抑制系统高频谐波谐振，等同于在PCC点处并联虚拟阻抗，抑制逆变器多机并联系统中全局性耦合谐振。
作为优选，
由单逆变器等效模型得单逆变器输出电流表达式；
根据单逆变器系统等效模型进而得到逆变器多机并联系统等效模型，得到第i台逆变器输出电流表达式；
根据多台逆变器输出电流表达式获取多逆变器并联系统的谐振特性，即系统的固有谐振点和耦合谐振点表达式。
作为优选，
单逆变器输出电流表达式为
式中，i g为逆变器输出电流，i ref为参考电流，u g为电网电压，G 0为逆变器的输出电流对逆变器参考电流的传递增益，Y 0表示逆变器等效输出导纳，L 1为逆变器侧电感，L 2为网侧电感，C为滤波电容，K PWM为逆变器等效增益，G c(s)为QPR控制器，s为拉普拉斯算子。
作为优选，
根据单逆变器系统等效模型进而得到逆变器多机并联系统等效模型，得到第i台逆变器输出电流表达式为：
式中，i gi为第i台逆变器的输出电流，G i为第i台逆变器的输出电流对第i台逆变器参考电流的传递增益，G j为第j台逆变器的输出电流对第j台逆变器参考电流的传递增益，i refi表示第i台逆变器参考电流，i refj表示第j台逆变器参考电流，Y i表示第i台逆变器等效输出导纳，L g表示电网阻抗，u g表示电网电压，i、j=1, 2, 3,…，n。
作为优选，
多逆变器并联并网系统的两个谐振频率点为系统的固有谐振点和耦合谐振点，固有谐振点和耦合谐振点为多逆变器并联系统的谐振特性，表达式为：
式中，f 1、f 2分别表示系统的两个谐振频率点；
随着逆变器台数的增加，固有谐振频率点保持不变，而耦合谐振频率点会随着逆变器台数的增加而向低频处移动。
作为优选，
QPR控制的传递函数为：
式中，K p为比例系数，K r为谐振系数，为截止角频率，/>为电网基波角频率，/>取1.2π，/>取100π；
系统等效输出阻抗为Z(s)为：
式中，K c为电容电流反馈系数；
电容电流比例反馈为系统提供一定的有源阻尼，抑制系统的固有谐振。
作为优选，
添加电网电压前馈串联超前补偿环节的优化控制，具体是：
添加电网电压优化前馈的系统输出阻抗表达式为：
为消除电网电压中背景谐波干扰，电网电压前馈采用一阶微分环节，由于微分环节对高频噪声有放大作用，故配置1/(αs+1)形式的低通滤波器进行等效替代，得到前馈函数/>；另外，为提高系统响应速度及系统相位裕度，串联一个相位超前补偿环节/>；
电网电压优化前馈传递函数为：
其中，
其中，为低通滤波器的时间常数，C为滤波电容值，K c为电容电流反馈系数。
作为优选，
在优化控制上进行PCC点高频分量反馈补偿，抑制系统高频谐波谐振，等同于在PCC点处并联虚拟阻抗，抑制逆变器多机并联系统中全局性耦合谐振，实现方式是利用高通滤波器提取PCC点高频谐波电流，乘以虚拟导纳系数，抑制系统全局性耦合谐振，其中虚拟导纳系数Y f可根据弱电网下电网阻抗的大小设定调节；
并联虚拟阻抗后逆变器输出阻抗表达式为
其中，高频滤波器/>，虚拟导纳系数的取值范围为0.005≤Y f≤0.25。
一种系统，包括
第一模块：被配置为用于通过LCL型单逆变器系统等效模型得到逆变器多机并联系统等效模型，获取多逆变器并联系统的谐振特性；
第二模块：被配置为用于构建基于QPR控制器并以电容电流比例作电流内环、网侧电流反馈作电流外环的双环控制，将其作为有源阻尼控制策略；
第三模块：被配置为用于在双环控制上进行电网电压前馈串联超前补偿环节的优化控制，抑制电网电压低频扰动分量带来的谐波谐振；
第四模块：被配置为用于在优化控制上进行PCC点高频分量反馈补偿，抑制系统高频谐波谐振，等同于在PCC点处并联虚拟阻抗，抑制逆变器多机并联系统中全局性耦合谐振。
一种可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令当由处理器执行时，将处理器配置为执行所述的方法。
本发明的有益效果为：
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种LCL型逆变器多机并联系统的全局谐振抑制方法，包括以下具体步骤：S1：通过单逆变器系统等效模型得到多逆变器系统等效模型，从而得到多逆变器并联系统的谐振特性；S2：基于QPR控制器下形成以电容电流比例作电流内环、网侧电流反馈作电流外环的双环控制，作为有源阻尼控制策略；S3：在步骤2的基础上添加电网电压前馈附加超前补偿环节的优化控制，抑制电网电压低频扰动分量带来的谐波谐振；S4：在步骤3的基础上引入PCC点高频分量反馈补偿，抑制系统高频谐波谐振，可根据弱电网下电网阻抗的大小设定调节虚拟导纳系数，实现逆变器多机并联系统的全局谐振抑制，提升了并网输出电流质量，并具有应对弱电网下电网阻抗变化的鲁棒性，使光伏逆变器多机并联系统运行更稳定。
附图说明
图1为LCL型逆变器多机并联系统的结构图。
图2为基于网侧电流反馈的单台逆变器闭环控制程序框图。
图3为单逆变器诺顿等效电路模型图。
图4为逆变器多机并联系统诺顿等效电路模型。
图5为弱电网下逆变器多机并联系统的频率特性图。
图6为采用电容电流反馈和网侧电流反馈的双环控制程序框图。
图7为采用仅网侧电流反馈的单环控制与采用电容电流反馈和网侧电流反馈双环控制的伯德图对比。
图8为添加电网电压优化前馈控制的系统程序框图。
图9为添加电网电压优化前馈控制后系统阻抗比的奈奎斯特曲线图。
图10为引入PCC点电压高频分量反馈补偿的程序框图。
图11为引入PCC点电压高频分量反馈补偿后系统阻抗比的奈奎斯特曲线图。
图12为添加电压前馈优化控制策略后，Lg=1mH，n为2台时的并网输出电流波形图。
图13为添加电压前馈优化控制策略后，Lg=1mH，n为2台时的FFT频谱分析图。
图14为添加电压前馈优化控制策略后，Lg=1mH，n为4台时的并网输出电流波形图。
图15为添加电压前馈优化控制策略后，Lg=1mH，n为4台时的FFT频谱分析图。
图16为引入PCC点电压高频分量反馈补偿后，Lg=1mH，n为4台时的并网输出电流波形图。
图17为引入PCC点电压高频分量反馈补偿后，Lg=1mH，n为4台时的FFT频谱分析图。
图18为引入PCC点电压高频分量反馈补偿后，Lg=2.6mH，n为4台时的并网输出电流波形图。
图19为引入PCC点电压高频分量反馈补偿后，Lg=2.6mH，n为4台时的FFT频谱分析图。
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。
实施例一
参见图1所示，图1为LCL型逆变器多机并联系统的结构图，各逆变器输出连接LCL滤波器滤波后均并联在公共连接点（PCC点）处，后一同并入电网。考虑弱电网最恶劣的情况，即电网阻抗中只有感抗分量。L 1i表示逆变器侧电感，L 2i表示网侧电感，C i为滤波电容，L g为电网阻抗，u g为电网电压，i gi表示第i台逆变器的输出并网电流，其中，i＝1，2，3… ，n。
进一步地，参见图2所示，图2基于网侧电流反馈的单台逆变器闭环控制程序框图，
可以得到该逆变器输出电流表达式为：
其中，
式中，i g为逆变器输出电流，i ref为参考电流，u g为电网电压，G 0为逆变器的输出电流对逆变器参考电流的传递增益，Y 0表示逆变器等效输出导纳，L 1为逆变器侧电感，L 2为网侧电感，C为滤波电容，K PWM为逆变器等效增益，Gc(s)为QPR控制器，s为拉普拉斯算子。
进一步地，由上述逆变器输出电流表达式，可以得到单逆变器诺顿等效电路模型图，如图3所示。
如图4所示，由单台逆变器诺顿等效电路模型可进一步推导出逆变器多机并联系统诺顿等效电路模型，从PCC点处看向逆变器处，可将每台并网逆变器视为一个受控电流源和一个输出导纳的并联电路模块。
根据图4可推导出第i台逆变器的输出电流表达式为：
其中，i gi为第i台逆变器的输出电流，G 0_i为第i台逆变器的输出电流对第i台逆变器参考电流的传递增益，G 0_j为第j台逆变器的输出电流对第j台逆变器参考电流的传递增益，i refi表示第i台逆变器参考电流，i refj表示第j台逆变器参考电流，Y 0_i表示第i台逆变器等效输出导纳，Y g表示电网阻抗，u g表示电网电压，i、j=1, 2, 3, …，n。
每台逆变器采用独立控制，假设各逆变器采用相同硬、软件参数，则有G 0_i=G 0，Y 0_i=Y 0，可以得到第i台逆变器输出电流的简化式：
根据上式，可得多逆变器并联并网系统存在两个谐振频率点，表达式为：
从式中可以得知这两个谐振频率点，一是仅与LCL自身参数有关的固有谐振频率点f 1，二是不仅与LCL自身参数有关，还与系统台数n、电网阻抗L g有关的耦合谐振频率点f 2。
图5所示为弱电网下逆变器多机并联系统的频率特性图，可知随着逆变器台数的增加，固有谐振频率点保持不变，而耦合谐振频率点会随着逆变器台数的增加而向低频处移动。
图6为基于QPR控制器，采用电容电流反馈作内环，网侧电流反馈作电流外环的双环控制程序框图。该控制能为系统提供一定的有源阻尼，进而抑制谐振尖峰。
系统等效输出阻抗为Z(s)为：
图7为仅网侧电流反馈的单环控制与采用电容电流反馈和网侧电流反馈双环控制的伯德图对比图，可知采用双环控制可对系统谐振尖峰有一定的抑制作用。
图8为电网电压前馈优化控制程序框图，由于电网背景谐波中的低频分量会对并网输出电流质量产生不利影响，因此采用电网前馈方式消除这类不利影响，电网前馈采用一阶微分环节，由于微分环节对高频噪声有放大作用，故配置1/(αs+1)形式的低通滤波器加以抑制，并为提高响应速度附以相位超前补偿环节。
电网电压前馈优化传递函数为：
其中，α为低通滤波器的时间常数，C为滤波电容值，Kc为电容电流反馈系数。
由上式可得，系统输出阻抗表达式为：
图9为添加电网电压前馈优化控制后系统阻抗比的奈奎斯特曲线图。阻抗比表达式为：/>，L g取1mH，可知当n=1、n=2时，阻抗比曲线未环绕(-1,j0)点，当n=4台时，阻抗比Nyquist曲线环绕(-1,j0)点，表明多逆变器并联系统已失去原有单机稳定性。对于弱电网下的逆变器多机并联系统，系统谐振程度与并联台数密切相关。由图中可知随着台数的增加，稳定性逐渐降低，系统级耦合谐振发生且程度是随着并联系统的复杂度而加深。
图10为引入PCC点电压高频分量反馈补偿的程序框图，等同于在PCC点处并联虚拟阻抗。通过高通滤波器提取PCC点高频谐波电流，乘以虚拟导纳系数Y f，抑制系统高频谐波谐振。根据恶劣弱电网下的电网感抗最高可达2.6mH的公知条件，并且要满足并联虚拟阻抗的阻尼效果，在电网阻抗为0.1mH ~ 2.6mH范围中，虚拟导纳系数Y f对应的取值为0.005 ~ 0.25。
可推导出并联虚拟导纳后逆变器输出阻抗表达式为
其中，。
图11为引入PCC点电压高频分量反馈补偿后系统阻抗比的奈奎斯特曲线图。阻抗比表达式为：/>，L g取1mH，Y f= 0.01，当台数从2台增加4台时，Nyquist 曲线不包围(-1,j0)点，满足奈式稳定判据，且当逆变器台数继续增加至8台时，系统仍保持稳定，系统谐振得到有效抑制。
下面结合仿真来验证本发明提供的控制方法的正确性。
为了验证所提控制方法的正确性，利用matalab搭建多逆变器并联系统模型进行仿真。仿真参数如下表所示。
图12~13为添加电压前馈优化控制策略后，Lg=1mH，n为2台时的并网输出电流波形与FFT频谱分析图，此时并网输出电流质量良好。
图14~15为添加电压前馈优化控制策略后，Lg=1mH，n为4台时的并网输出电流波形与FFT频谱分析图。随着逆变器台数的增加，系统的稳定性已大幅下降，出现系统级耦合谐振，总畸变率高至17.32%。
图16~17为引入PCC点电压高频分量反馈补偿后，Lg=1mH，n为4台时的并网输出电流波形与FFT频谱分析图。并网电流质量显著提高，畸变率大幅下降，THD值降至1.71%，系统谐振得到有效抑制。
图18~19为引入PCC点电压高频分量反馈补偿后，Lg=3mH，n为4台时的并网输出电流波形与FFT频谱分析图。当弱电网下电网阻抗增加后，并网电流质量仍保持良好，THD值仅为2.86%，满足并网标准，具备对电网阻抗变化的鲁棒性。
通过仿真分析可知，本发明实施例提出的弱电网下逆变器多机并联系统的全局谐振抑制方法对系统谐振有明显的抑制效果，提升了并网输出电流质量，以及具有应对弱电网下电网阻抗变化的鲁棒性，使光伏并网系统运行更稳定。
实施例二
本实施例还提供一种系统，包括
第一模块：被配置为用于通过LCL型单逆变器系统等效模型得到逆变器多机并联系统等效模型，获取多逆变器并联系统的谐振特性；
第二模块：被配置为用于构建基于QPR控制器并以电容电流比例作电流内环、网侧电流反馈作电流外环的双环控制，将其作为有源阻尼控制策略；
第三模块：被配置为用于在双环控制上进行电网电压前馈串联超前补偿环节的优化控制，抑制电网电压低频扰动分量带来的谐波谐振；
第四模块：被配置为用于在优化控制上进行PCC点高频分量反馈补偿，抑制系统高频谐波谐振，等同于在PCC点处并联虚拟阻抗，抑制逆变器多机并联系统中全局性耦合谐振。
实施例三
本实施例还提供一种可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令当由处理器执行时，将处理器配置为执行根据权利要求1-8中任一项所述的方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种LCL型逆变器多机并联系统的全局谐振抑制方法，其特征在于，包括：
通过LCL型单逆变器系统等效模型得到逆变器多机并联系统等效模型，获取多逆变器并联系统的谐振特性；
构建基于QPR控制器并以电容电流比例作电流内环、网侧电流反馈作电流外环的双环控制，将其作为有源阻尼控制策略；
在双环控制上进行电网电压前馈串联超前补偿环节的优化控制，抑制电网电压低频扰动分量带来的谐波谐振；
在优化控制上进行PCC点高频分量反馈补偿，抑制系统高频谐波谐振，等同于在PCC点处并联虚拟阻抗，抑制逆变器多机并联系统中全局性耦合谐振；
由单逆变器系统等效模型得单逆变器输出电流表达式；
根据单逆变器系统等效模型进而得到逆变器多机并联系统等效模型，得到第i台逆变器输出电流表达式；
根据多台逆变器输出电流表达式获取多逆变器并联系统的谐振特性，即系统的固有谐振点和耦合谐振点表达式；
单逆变器输出电流表达式为
式中，i g为逆变器输出电流，i ref为参考电流，u g为电网电压，G 0为逆变器的输出电流对逆变器参考电流的传递增益，Y 0表示逆变器等效输出导纳，L 1为逆变器侧电感，L 2为网侧电感，C为滤波电容，K PWM为逆变器等效增益，G c(s)为QPR控制器，s为拉普拉斯算子；
根据单逆变器系统等效模型进而得到逆变器多机并联系统等效模型，得到第i台逆变器输出电流表达式为：
式中，i gi为第i台逆变器的输出电流，G i为第i台逆变器的输出电流对第i台逆变器参考电流的传递增益，G j为第j台逆变器的输出电流对第j台逆变器参考电流的传递增益，i refi表示第i台逆变器参考电流，i refj表示第j台逆变器参考电流，Y i表示第i台逆变器等效输出导纳，L g表示电网阻抗，
u g表示电网电压，i、j =1, 2, 3,…，n；
多逆变器并联并网系统的两个谐振频率点为系统的固有谐振点和耦合谐振点，固有谐振点和耦合谐振点为多逆变器并联系统的谐振特性，表达式为：
式中，f 1、f 2分别表示系统的两个谐振频率点；
随着逆变器台数的增加，固有谐振频率点保持不变，而耦合谐振频率点会随着逆变器台数的增加而向低频处移动；
QPR控制的传递函数为：
式中，K p为比例系数，K r为谐振系数，为截止角频率，/>为电网基波角频率；
系统等效输出阻抗为Z(s)为：
式中，K c为电容电流反馈系数，电容电流比例反馈为系统提供一定的有源阻尼，抑制系统的固有谐振；
添加电网电压前馈串联超前补偿环节的优化控制，具体是：
添加电网电压优化前馈的系统输出阻抗表达式为：
为消除电网电压中背景谐波干扰，电网电压前馈采用一阶微分环节/>，由于微分环节对高频噪声有放大作用，故配置1/(αs+1)形式的低通滤波器进行等效替代，得到前馈函数/>；另外，为提高系统响应速度及系统相位裕度，串联一个相位超前补偿环节/>；
电网电压优化前馈传递函数为：
其中，
其中，为低通滤波器的时间常数，C为滤波电容值，K c为电容电流反馈系数；
在优化控制上进行PCC点高频分量反馈补偿，抑制系统高频谐波谐振，等同于在PCC点处并联虚拟阻抗，抑制逆变器多机并联系统中全局性耦合谐振，实现方式是利用高通滤波器提取PCC点高频谐波电流，乘以虚拟导纳系数，抑制系统全局性耦合谐振，其中虚拟导纳系数Y f可根据弱电网下电网阻抗的大小设定调节；
并联虚拟阻抗后逆变器输出阻抗表达式为
其中，高通滤波器/>，虚拟导纳系数的取值范围为0.005≤Y f≤0.25。
2.一种系统，其特征在于，包括
第一模块：被配置为用于通过LCL型单逆变器系统等效模型得到逆变器多机并联系统等效模型，获取多逆变器并联系统的谐振特性；
第二模块：被配置为用于构建基于QPR控制器并以电容电流比例作电流内环、网侧电流反馈作电流外环的双环控制，将其作为有源阻尼控制策略；
第三模块：被配置为用于在双环控制上进行电网电压前馈串联超前补偿环节的优化控制，抑制电网电压低频扰动分量带来的谐波谐振；
第四模块：被配置为用于在优化控制上进行PCC点高频分量反馈补偿，抑制系统高频谐波谐振，等同于在PCC点处并联虚拟阻抗，抑制逆变器多机并联系统中全局性耦合谐振；
由单逆变器系统等效模型得单逆变器输出电流表达式；
根据单逆变器系统等效模型进而得到逆变器多机并联系统等效模型，得到第i台逆变器输出电流表达式；
根据多台逆变器输出电流表达式获取多逆变器并联系统的谐振特性，即系统的固有谐振点和耦合谐振点表达式；
单逆变器输出电流表达式为
式中，i g为逆变器输出电流，i ref为参考电流，u g为电网电压，G 0为逆变器的输出电流对逆变器参考电流的传递增益，Y 0表示逆变器等效输出导纳，L 1为逆变器侧电感，L 2为网侧电感，C为滤波电容，K PWM为逆变器等效增益，G c(s)为QPR控制器，s为拉普拉斯算子；
根据单逆变器系统等效模型进而得到逆变器多机并联系统等效模型，得到第i台逆变器输出电流表达式为：
式中，i gi为第i台逆变器的输出电流，G i为第i台逆变器的输出电流对第i台逆变器参考电流的传递增益，G j为第j台逆变器的输出电流对第j台逆变器参考电流的传递增益，i refi表示第i台逆变器参考电流，i refj表示第j台逆变器参考电流，Y i表示第i台逆变器等效输出导纳，L g表示电网阻抗，
u g表示电网电压，i、j =1, 2, 3,…，n；
多逆变器并联并网系统的两个谐振频率点为系统的固有谐振点和耦合谐振点，固有谐振点和耦合谐振点为多逆变器并联系统的谐振特性，表达式为：
式中，f 1、f 2分别表示系统的两个谐振频率点；
随着逆变器台数的增加，固有谐振频率点保持不变，而耦合谐振频率点会随着逆变器台数的增加而向低频处移动；
QPR控制的传递函数为：
式中，K p为比例系数，K r为谐振系数，为截止角频率，/>为电网基波角频率；
系统等效输出阻抗为Z(s)为：
式中，K c为电容电流反馈系数，电容电流比例反馈为系统提供一定的有源阻尼，抑制系统的固有谐振；
添加电网电压前馈串联超前补偿环节的优化控制，具体是：
添加电网电压优化前馈的系统输出阻抗表达式为：
为消除电网电压中背景谐波干扰，电网电压前馈采用一阶微分环节/>，由于微分环节对高频噪声有放大作用，故配置1/(αs+1)形式的低通滤波器进行等效替代，得到前馈函数/>；另外，为提高系统响应速度及系统相位裕度，串联一个相位超前补偿环节/>；
电网电压优化前馈传递函数为：
其中，
其中，为低通滤波器的时间常数，C为滤波电容值，K c为电容电流反馈系数；
在优化控制上进行PCC点高频分量反馈补偿，抑制系统高频谐波谐振，等同于在PCC点处并联虚拟阻抗，抑制逆变器多机并联系统中全局性耦合谐振，实现方式是利用高通滤波器提取PCC点高频谐波电流，乘以虚拟导纳系数，抑制系统全局性耦合谐振，其中虚拟导纳系数Y f可根据弱电网下电网阻抗的大小设定调节；
并联虚拟阻抗后逆变器输出阻抗表达式为
其中，高通滤波器/>，虚拟导纳系数的取值范围为0.005≤Y f≤0.25。
3.一种可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令当由处理器执行时，将处理器配置为执行根据权利要求1所述的方法。
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| CN202310546304.7A CN116316625B (zh) | 2023-05-16 | 2023-05-16 | Lcl型逆变器多机并联系统的全局谐振抑制方法及系统 |
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| 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 |
| CN110323780A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-11 | 广东志成冠军集团有限公司 | 一种海岛ups多机并联系统的集群阻尼增强谐振抑制方法 |
| CN113285624A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-08-20 | 湖南工业大学 | 一种有源阻尼高频谐振抑制方法 |
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| CN115579959A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-01-06 | 湖北工业大学 | 多逆变器并网系统的阻抗适配器有源控制方法及系统 |
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|---|---|---|---|---|
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- 2023-05-16 CN CN202310546304.7A patent/CN116316625B/zh active Active
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