[发明专利]基于并联虚拟阻抗的PCC电压不平衡与谐波抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于微电网逆变器控制技术领域，更具体地，涉及一种基于并 联虚拟阻抗(Parallel Virtue Impedance，PVI)的PCC电压不平衡与谐波抑 制方法。

背景技术

现代电力系统正从传统集中式发电模式逐步发展为分布式发电模式， 微电网作为分布式电源的有效载体，主要由电力电子变流器装置、储能装 置、保护以及负荷控制等设备构成，可运行在并网与孤岛两种模式，是分 布式电源接入大电网的有效途径，也是智能电网的重要组成部分。

三相电压源型逆变器(Voltage Source Inverter，VSI)通常只对基波正 序分量进行闭环控制，VSI的基波正序等效输出阻抗极小；而对负序分量和 谐波来说，相当于是开环控制，因此负序和谐波的等效输出阻抗很大。在 以VSI为接口的低压微电网中，当系统中只有平衡负载和线性负载时，公 共接入点(Point of Common Coupling，PCC)处A、B、C三相电压完全 平衡(幅值相等、相位互差120°)，没有明显的谐波畸变。但是，当系统 中带有不平衡负载时(如单相负载、两相相间负载等)，相当于在负载侧 接入负序电流源，负序电流在逆变器的输出阻抗上产生负序压降，从而导 致PCC处三相电压不平衡。当系统中带有非线性负载时(如晶闸管变频调 速装置、不控整流装置等)，相当于在负载侧接入谐波电流源，谐波电流 在逆变器输出阻抗上产生谐波压降，从而会导致PCC处电压谐波畸变。PCC 处的不平衡与谐波电压将影响其他用电设备的正常工作，导致比如磁性元 件过热、损耗增大等，极大降低系统的性能和效率。

面对上述问题，现有方法是对PCC处三相电压的不平衡与谐波抑制分 开处理，分别控制；对三相电压不平衡的处理方法大多基于对称分量法， 对三相电压进行正负序分解，提取负序分量，通过对负序分量进行闭环控 制来抑制三相电压的不平衡。在谐波抑制方面，有一种在电压控制回路中 合成谐波阻抗来抑制微电网谐波的方法，也有采用基于单周控制技术的有 源滤波器来消除谐波的方法；上述这些方法的控制目标和控制方法相对单 一，只适用于不平衡负载或非线性负载中的一种工况；当系统中既有不平 衡负载又有非线性负载时，为了同时抑制PCC处电压三相不平衡与谐波， 控制系统将十分复杂。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于并联虚 拟阻抗的PCC电压不平衡与谐波抑制方法，其目的在于通过减小负载电流 中的负序或谐波分量在输出阻抗上产生的负序或谐波压降，解决微电网中 PCC处电压不平衡或谐波畸变问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于并联虚拟 阻抗的PCC电压不平衡与谐波抑制方法，通过在微网逆变器的PCC处并联 较小的虚拟的负序和/或谐波阻抗Z_v，使微网逆变器总的等效输出负序和/ 或谐波阻抗小于虚拟的阻抗Z_v，以减小负载电流中的负序分量和/或谐波分 量在输出阻抗上产生的压降，抑制PCC处的不平衡与谐波电压，改善微网 系统的电压质量。

优选地，上述的PCC电压不平衡与谐波抑制方法，通过dq同步旋转坐 标变换将负序分量转变为dq坐标系下的2倍频分量，将5次谐波分量、7 次谐波分量均转变为dq坐标系下的6倍频分量；通过在PCC处并联2倍频 的虚拟阻抗来抑制PCC电压不平衡，通过在PCC处并联6倍频的虚拟阻抗 来抑制PCC电压的5次谐波分量和7次谐波分量。

优选地，上述PCC电压不平衡与谐波抑制方法，通过在dq坐标下采用 中心频率为2倍频或6倍频的二阶带通滤波器提取PCC电压中的不平衡或 谐波分量，并将该分量前馈至电感电流PI控制器的参考值处，达到等效于 在PCC处并联2倍频或6倍频的虚拟阻抗的目的。

为实现本发明的目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种基于并 联虚拟阻抗的PCC电压不平衡与谐波抑制方法，包括如下步骤：

(1)通过dq同步旋转坐标变换将PCC处的负序分量和/或谐波分量转 换为倍频分量；

(2)在dq坐标系下利用倍频分量对应频率的带通滤波器提取PCC电 压中的负序分量和/或谐波分量；

(3)将提取的负序分量和/或谐波分量前馈至电感电流PI控制器参考 值处，等效为在PCC处并联了一个负序和/或谐波虚拟阻抗，使得微网逆变 器总的输出阻抗在不平衡或谐波频率处的阻抗值极大地减小，以降低负载 电流中的负序和/或谐波分量在输出阻抗上产生的压降。