基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法
【专利摘要】本发明公开一种基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法。本发明针对传统的并网逆变器控制方法将直流输入功率直接并网可能引起电网谐振的情况，通过动态辨识并网有功引起电网频率的谐振频率和并网无功引起电网电压的谐振频率，通过动态优化并网逆变器控制器参数优化控制并网有功、无功电流，确保并网功率不引起电网谐振，同时随电网负荷及参数变化自适应控制调节。本方法可以有效的提高并网电能质量，降低由于分布式供能的波动性和随机性对电网稳定的负面影响。
【专利说明】基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力电子领域，具体涉及到基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法。
【背景技术】
[0002]并网逆变器是一种将直流电能转化为工频交流电能的电力电子装置。并网逆变器目前被广泛应用于风力发电、光伏发电等众多分布式供能环节中。
[0003]由于分布式供能时，各电网接入点的并网电能质量及能量波动情况都会对电网环节产生影响，严重时将导致电网瘫痪，因此并网逆变器控制性能的研究和改善成为近年来电力电子领域研究的热点。
[0004]目前已经成熟应用的方法是基于电压外环电流内环的双闭环并网控制策略。这种控制方法可以保证并网逆变器中间储能环节直流电压的稳定，即将直流侧输入功率直接实时并网，但是当考虑并网逆变器器的直流侧输入功率可能包含一些特定的频域分量，直接并网后这些特定频域分量信号可能会引起电网环节的谐振，造成电力系统振荡。
[0005]由于电力系统的结构以及负荷往往随时间变化发生变动，结构以及负荷的变化导致电力系统参数改变，因此往往在不同的时间段电力系统的谐振频率也不一样。
【发明内容】
[0006]鉴于传统电压电流双闭环并网控制方法不能充分满足电力系统稳定性要求，本发明在考虑了并网逆变器直流侧输入功率存在波动的情况下，基于动态辨识电网谐振频率，利用直流储能环节吸收可以引起电网谐振的相应频域分量的直流侧输入功率信号，从而优化实时并网功率，使并网功率各频次分量中不包含引起电网谐振的频次分量，从而降低分布式功能由于其并网电能的随机性和波动性对电力系统稳定性的影响。
[0007]为达到上述目的，本发明所述的基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法，其实现方法包含以下步骤:
步骤1:实时监测并网接入点的并网有功信号和无功信号；
步骤2:实时监测并网接入点的电网电压信号和电网频率信号；
步骤3:基于电网频率信号和电网有功信号辨识电网的有功信号导致电网频率信号谐振的谐振频率；基于电网的电压信号和并网的无功信号辨识电网电压信号谐振的谐振频率；
步骤4:基于动态辨识的有功信号导致电网频率信号谐振的谐振频率动态优化调节有功控制带阻滤波器参数；基于动态辨识的无功信号导致电网电压信号谐振的谐振频率动态优化调节无功控制带阻滤波器参数；
步骤5:基于优化后的控制器中带阻滤波器参数分别控制有功、无功并网功率，确保并网功率中不包含引起电力系统谐振的频域分量。
[0008]本方法的实质是通过动态辨识并网有功引起电网频率的谐振频率和并网无功引起电网电压的谐振频率，通过动态优化并网逆变器控制器参数优化控制并网有功、无功电流，确保并网功率不引起电网谐振，同时随电网负荷及参数变化自适应控制调节。本方法可以有效的提高并网电能质量，降低由于分布式供能的波动性和随机性对电网稳定的负面影响。
[0009]本专利所述方法不仅适用于风电、光伏等典型分布式并网供能环节的控制方法，同时该方法也可以用于电网中储能环节的控制方法，利用该方法可以通过储能环节有效的吸收可能引起电网谐振的功率(有功、无功)频域分量，增强电力系统的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1并网逆变器原理图。
[0011]图2并网逆变器自适应优化控制回路示意图
【具体实施方式】
[0012]对于电力系统，无论是并网有功导致的频率谐振还是并网无功导致的电压谐振，都有可能同时存在多个谐振频率的情况，如图2所示分别对应的有功带阻滤波器
,Cf is.,无功带阻滤波器都可以按照以下方式进行设计:
带阻滤波器可以设计为二阶巴特沃斯带阻滤波器串联:
【权利要求】
1.基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法，其特征是通过动态辨识并网有功引起电网频率的谐振频率和并网无功引起电网电压的谐振频率，通过动态优化并网逆变器控制器参数优化控制并网有功、无功电流，确保并网功率不引起电网谐振，同时随电网负荷及参数变化自适应控制调节。
2.根据权利要求1所述的基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法，其特征在于其实现方法包含以下步骤: 步骤1:实时监测并网接入点的并网有功信号和无功信号； 步骤2:实时监测并网接入点的电网电压信号和电网频率信号； 步骤3:基于电网频率信号和电网有功信号辨识电网的有功信号导致电网频率信号谐振的谐振频率；基于电网的电压信号和并网的无功信号辨识电网电压信号谐振的谐振频率； 步骤4:基于动态辨识的有功信号导致电网频率信号谐振的谐振频率动态优化调节有功控制带阻滤波器参数；基于动态辨识的无功信号导致电网电压信号谐振的谐振频率动态优化调节无功控制带阻滤波器参数； 步骤5:基于优化后的控制器中带阻滤波器参数分别控制有功、无功并网功率，确保并网功率中不包含引起电力系统谐振的频域分量。
3.根据权利要求1所述的基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法，其特征在于并网有功电流优化设定值?可以按照以下方式进行计算:
Si = G^ SiPk^St - 式中
为有功功率带阻滤波器； 并网有功电流设定值可以表示为:
- 式中 表不实时监测的电网有功电压。
4.根据权利要求1所述的基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法，其特征在于并网无功电流优化设定值.匕可以按照以下方式进行计算: 并网无功功率设定值巧可以按照下式计算: P 3 T
= ~eili
Δ 式中 4表示实时监测的电网无功电压Td表示无功电流设定值； 为了确保并网无功功率中不包含引起电力系统谐振的频域分量，并网无功功率优化设定值可以按照以下传递函数方式进行计算:
5.根据权利要求1所述的基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法，其特征在于有功带阻滤波器CVS?，无功带阻滤波器σ,^_主要用于滤除并网功率中与电力系统产生谐振的并网有功、无功频域分量。
6.根据权利要求1所述的基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法，其特征在于动态辨识并网有功引起电网频率的谐振频率和并网无功引起电网电压的谐振频率，可以通过基于实时采集并网接入点并网有功离散序列和电力系统节点电网频率离散序列，接入点并网无功离散序列和电力系统节点并网电压离散序列，通过系统辨识的方法动态自适应辨识电力系统相关谐振频率。
7.根据权利要求1所述的基于动态辨识电网谐振频率的自适应并网逆变器控制方法，其特征在于所述方法不仅适用于风电、光伏等典型分布式并网供能环节的控制方法，同时该方法也可以用于电网中储能环节的控制方法，利用该方法可以通过储能环节有效的吸收可能引起电网谐振的功率(有功、无功)频域分量，增强电力系统的稳定性。
【文档编号】H02M1/14GK103475018SQ201210185897
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月7日 优先权日:2012年6月7日
【发明者】贾利民, 刘展, 童亦斌 申请人:北京能高自动化技术股份有限公司