一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法及装置

本申请涉及电力系统稳定控制领域，尤其涉及一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法及装置。

背景技术：

1、近年来，随着用电需求的增加，负载种类越来越多，使得供电系统的电路中出现了振荡现象，进而影响了供电系统的稳定运行，现阶段该问题的解决办法是从提升整个系统的低频正阻尼特性角度出发，具体包括两个部分，一是采用无源元件装置，即采用无源电阻，二是采用有源装置或控制算法,前者损耗较大，对经济性不利，工程上一般很少使用，后者一般是利用现有的电力电子装置并结合相关控制算法加以实现，也是当前的主流形式。

2、专利cn107332259a公开了一种直流送出电网超低频振荡抑制方法及系统，包括对采集的频率信号进行低通滤波，在电网发生的振荡满足预设的超低频振荡判据后，根据频率偏差信号生成控制信号，直流阀控系统根据信号调整直流输出功率，增加系统正阻尼以达到抑制超低频振荡的目的。

3、专利cn114389287a公开了用于直流配电网低频振荡抑制的电池储能装置控制方法，包括获取电池储能装置接入直流配电网处的直流电压值和电池储能装置实际电流值；计算得到用于抑制低频振荡的占空比补偿信号临时值并限幅得到用于抑制低频振荡的占空比补偿控制信号最终值；计算占空比控制信号最终值；得到控制驱动信号；对电池储能装置进行控制，从而完成直流配电网低频振荡抑制。该方法在不需要启动信号和额外的硬件电路支持的情况下实现了对直流配电网的低频振荡抑制，降低了直流配电网发生振荡失稳的风险,且能适用于其他为直流配电网提供低频正阻尼特性场合的具有自主开通和关断能力的直流电力电子装置。

4、但抑制低频振荡只是降低了直流配电网发生振荡失稳的风险，并不能解决大功率场景下可能存在的逆变器直流侧桥臂输入电压振荡的问题。

技术实现思路

1、本申请提供的一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法，旨在解决现有技术中大功率场景下存在的逆变器直流侧输入电压振荡的问题。

2、为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

3、一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法，所述逆变器电压控制环路的d轴上带有电压前馈环节，所述电压前馈环节包括滤波器和调节器；所述电压前馈环节以所述逆变器桥臂输入电压中的振荡频率分量作为引入信号，并利用所述滤波器对所述桥臂输入电压进行过滤得到扰动分量，通过所述调节器对所述扰动分量进行调节获得对应的电压前馈信号，将所述电压前馈信号叠加至所述d轴的电压参考值处以重塑所述逆变器的输入阻抗。

4、作为优选，所述滤波器为高通滤波器，所述高通滤波器的中心频率为所述振荡频率分量的1/10—1/5。

5、作为优选，所述高通滤波器为二阶滤波器，表达式如下：

6、

7、其中，gf(s)表示高通滤波器表达式，ωn表示高通滤波器的中心频率，ζ表示阻尼系数，s表示复频率。

8、作为优选，所述调节器为比例积分调节器，表达式如下：

9、

10、其中，gpi(s)表示比例积分调节器表达式，kp表示比例系数，ki表示积分系数。

11、作为优选，所述比例积分调节器表达式系数由阻抗稳定性和前馈控制环路共同决定。

12、作为优选，所述桥臂输入电压稳定方法，包括以下步骤：

13、采集逆变器的桥臂输入电压，并利用快速傅里叶变换对所述桥臂输入电压进行分析以确定所述桥臂输入电压是否存在振荡；

14、于所述桥臂输入电压存在振荡时，提取所述桥臂输入电压中的振荡频率分量，并利用滤波器对所述桥臂输入电压进行分离，得到扰动分量；

15、通过调节器对所述扰动分量进行调节，获得对应的电压前馈信号；

16、将所述电压前馈信号叠加至所述d轴的电压参考值上，重塑所述逆变器的输入阻抗。

17、作为优选，所述方法还包括：于所述桥臂输入电压不存在振荡时，结束流程。

18、一种桥臂输入电压稳定装置，包括计算机存储器、计算机处理器以及存储在所述计算机储存器中并可在所述计算机处理器上执行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序使计算机执行时实现如上所述的一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法。

19、本发明具有如下有益效果：

20、(1)本申请为电压控制环路的d轴电压参考值引入带有滤波器和pi控制器的电压前馈信号，解决了大功率场景下可能存在的逆变器直流侧桥臂输入电压振荡的情况。

21、(2)通过pi控制器的调节增加阻抗稳定性，增大逆变器直流侧输入电压的稳定速度以及逆变器交流侧输出电压的稳定速度，解决了在引入电压前馈信号前期可能存在的逆变器参考电压波动的情况。

技术特征：

1.一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法，其特征在于，所述逆变器电压控制环路的d轴上带有电压前馈环节，所述电压前馈环节包括滤波器和调节器；所述电压前馈环节以所述逆变器桥臂输入电压中的振荡频率分量作为引入信号，并利用所述滤波器对所述桥臂输入电压进行过滤得到扰动分量，通过所述调节器对所述扰动分量进行调节获得对应的电压前馈信号，将所述电压前馈信号叠加至所述d轴的电压参考值处以重塑所述逆变器的输入阻抗。

2.根据权利要求1所述的一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法，其特征在于，所述滤波器为高通滤波器，所述高通滤波器的中心频率为所述振荡频率分量的1/10—1/5。

3.根据权利要求2所述的一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法，其特征在于，所述高通滤波器为二阶滤波器，表达式如下：

4.根据权利要求1所述的一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法，其特征在于，所述调节器为比例积分调节器，表达式如下：

5.根据权利要求4所述的一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法，其特征在于，所述比例积分调节器表达式系数由阻抗稳定性和前馈控制环路共同决定。

6.根据权利要求1所述的一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法，其特征在于，所述桥臂输入电压稳定方法，包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法，其特征在于，所述方法还包括：于所述桥臂输入电压不存在振荡时，结束流程。

8.一种桥臂输入电压稳定装置，包括计算机存储器、计算机处理器以及存储在所述计算机储存器中并可在所述计算机处理器上执行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序使计算机执行时实现如权利要求1～7中任一项所述的一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法。

技术总结
本申请公开了一种用于逆变器的桥臂输入电压稳定方法及装置，涉及电力系统稳定控制领域，该逆变器电压控制环路的d轴上带有电压前馈环节，电压前馈环节包括滤波器和调节器；电压前馈环节以逆变器桥臂输入电压中的振荡频率分量作为引入信号，并利用滤波器对桥臂输入电压进行过滤得到扰动分量，通过调节器对扰动分量进行调节获得对应的电压前馈信号，将电压前馈信号叠加至d轴的电压参考值处以重塑逆变器的输入阻抗。本申请为电压控制环路的d轴电压参考值引入带有滤波器和PI控制器的电压前馈信号，解决了大功率场景下可能存在的逆变器直流侧桥臂输入电压振荡的情况。

技术研发人员：张欣,金思聪,张成玉
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14