基于统一稳定约束且适用多电流策略的LCL-SAPF致稳控制方法与流程

本发明涉及新能源电站致稳控制，更确切地说，它涉及基于统一稳定约束且适用多电流策略的lcl-sapf致稳控制方法。

背景技术：

1、太阳能光伏发电和风力发电发展迅猛，基于太阳能和风能的新能源电站建设规模不断扩大，装机容量持续增加。受限于太阳能、风能资源与电力负荷的逆向分布，我国新能源电站大多采用大规模、高集中式开发建设，并通过远距离输送接入到现代电网中。由于新能源电站并网发电主要依托电力电子变换设备，使得电网出现全新的电力电子化特征，典型表现为：接入点线路阻抗出现大幅动波动、接入点电压/电流存在宽频振荡及谐波污染。lcl型并联有源电力滤波器是一种用于并网点电能质量治理的柔性变换装置，能够快速灵活地实现谐波抑制、无功补偿、阻尼提升、能耗降低等多种功能，现阶段已在中低压配网侧得到有效应用，并在新能源电站高压输变电领域进行应用拓展。

2、lcl-sapf通常采用数字控制方式实现，但会不可避免地引入控制延迟等非线性环节，从而极大改变系统原有的有源阻尼特性，导致接入点线路阻抗波动时容易出现电流振荡、发散失稳现象。现有的解决思路主要包括改进脉宽调制过程与插入延迟补偿环节两类，但其改进效果受到频谱信号混叠与采样转换速率的限制，并带来控制复杂度增加、高频噪声放大的全新问题。实际上，上述两类方法均是通过提高有源阻尼边界频率以实现单一稳定约束适用范围的扩展，本质上仍是将lcl初始谐振频率限制在一定的频率范围内。

3、除此之外，lcl-sapf可以采用不同电流策略，其控制回路往往包含多条有源阻尼回路且阻尼特性各不相同，在此情况下系统的阻尼特性、不同lcl初始谐振频率下的稳定约束以及不同线路阻抗下的控制情况均难以确定。现有文献通常只考虑单一有源阻尼的情况，对多电流策略、多有源阻尼共存下的系统控制及设计方法缺少针对性研究。综上，亟需进一步探索lcl-sapf的致稳控制技术与参数设计方法，使得不增加控制复杂度即可实现任意lcl初始谐振频率、多种电流策略下系统对线路阻抗波动普适性与谐波补偿性能的提升。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了基于统一稳定约束且适用多电流策略的lcl-sapf致稳控制方法。

2、第一方面，提供了基于统一稳定约束且适用多电流策略的lcl-sapf致稳控制方法，包括：

3、步骤1、基于虚拟导纳模型，评估最大有源阻尼边界频率及边界前后正负阻尼特性，以此作为lcl初始谐振频率范围的分段依据；所述虚拟导纳模型是由系统前向通道中产生有源阻尼作用的反馈或前馈回路等效；

4、步骤2、针对lcl初始谐振频率位于不同频段情况，利用前向内环根轨迹第一约束、前向最小相位特性第二约束及不同线路阻抗下前向开环频率特性，归纳得到各情况下的统一稳定约束；

5、步骤3、根据统一稳定约束具现化的增益曲线或曲面，进行线路阻抗普适性控制参数修正设计。

6、作为优选，步骤1中，通过绘制不同线路阻抗下虚拟导纳中电导部分与电纳部分的幅频曲线，评估最大有源阻尼边界频率 fadbmax及边界前后正负阻尼特性。

7、作为优选，最大有源阻尼边界频率 fadbmax是虚拟导纳中电导部分的幅频曲线与零坐标横轴交截的最大频率值，最大有源阻尼边界频率 fadbmax在边界频率前全频段 gad( ω)>0、边界频率后存在部分频段 gad( ω)<0时视为有效；其中， gad( ω)表示虚拟导纳中电导部分；

8、lcl初始谐振频率范围的分类依据是利用最大有源阻尼边界频率 fadbmax，将lcl初始谐振频率 fr_ini的取值范围分为(0, fadbmax)或 ( fadbmax, fs/2)两种情况，其中 fs/2为奈奎斯特频率。

9、作为优选，步骤3包括：

10、步骤3.1、基于lcl-sapf采用的系统参数与电流策略，确定 fr_ini所处的频率范围；

11、步骤3.2、确定 lline_b取值； lline_b为使得前向通道传递函数 l( z)不满足前向内环根轨迹第一约束所对应的线路阻抗 lline最大值；

12、步骤3.3、具现化统一稳定约束的增益曲线或曲面；

13、步骤3.4、确定电流反馈控制器的比例增益及统一稳定取值范围，并选择比例增益的值；

14、步骤3.5、判断穿越频率 fcros能否覆盖lcl-sapf的最高谐波补偿频率；若无法满足，则减小接入点电网电压前馈控制器 guff( ω)中表征带宽的控制参数，并重复步骤3.2；

15、步骤3.6、对各谐波抑制单元的控制参数进行优化设计，使得最终系统的控制参数能够满足稳定裕量的常态要求。

16、作为优选，步骤2中，所述前向内环根轨迹第一约束适用于 fr_ini∈(0, fadbmax)和 fr_ini∈( fadbmax, fs/2)两类情况。

17、作为优选，步骤3.1中，电流策略包括：采样电网电流和逆变侧电流的电流策略、采样负载电流和逆变侧电流的电流策略以及采样负载电流和滤波电容电流的电流策略，并默认电流策略引入接入点电网电压前馈。

18、第二方面，提供了基于统一稳定约束且适用多电流策略的lcl-sapf致稳控制系统，用于执行第一方面任一所述的基于统一稳定约束且适用多电流策略的lcl-sapf致稳控制方法，包括：

19、评估模块，用于基于虚拟导纳模型，评估最大有源阻尼边界频率及边界前后正负阻尼特性，以此作为lcl初始谐振频率范围的分段依据；所述虚拟导纳模型是由系统前向通道中产生有源阻尼作用的反馈或前馈回路等效；

20、归纳模块，用于针对lcl初始谐振频率位于不同频段情况，利用前向内环根轨迹第一约束、前向最小相位特性第二约束及不同线路阻抗下前向开环频率特性，归纳得到各情况下的统一稳定约束；

21、修正模块，用于根据统一稳定约束具现化的增益曲线或曲面，进行线路阻抗普适性控制参数修正设计。

22、第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器；所述存储器存储有可执行程序；所述处理器用于运行所述程序，其中，所述程序运行时执行第一方面任一所述的基于统一稳定约束且适用多电流策略的lcl-sapf致稳控制方法。

23、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的可执行程序，其中，在所述可执行程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行第一方面任一所述的基于统一稳定约束且适用多电流策略的lcl-sapf致稳控制方法。

24、本发明的有益效果是：本发明首先基于虚拟导纳模型评估最大有源阻尼边界频率及边界前后正负阻尼特性，以此作为lcl初始谐振频率范围的分段依据；其次，针对lcl初始谐振频率位于不同频段情况，利用前向内环根轨迹第一约束、前向最小相位特性第二约束及不同线路阻抗下前向开环频率特性，归纳得到各情况下的统一稳定约束；最后，根据统一稳定约束具现化的增益曲线或曲面，进行线路阻抗普适性控制参数修正设计。本发明适用于多种lcl-sapf电流策略，在新能源电站大量接入引起线路阻抗变化时均可实现系统致稳运行，使其具备优良的波动普适性与谐波补偿性能。