[发明专利]一种基于电压前馈的附加相角补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于电压前馈的附加相角补偿方法。本发明采用的技术方案为：基于广义阻抗理论建立不平衡电网下考虑负序控制的逆变器并网模型，计算系统开环传递函数在角频率ω₁处的相角，根据期望的相角裕度计算开环传递函数需要补偿的相角根据相角要求计算补偿后电压前馈环节传递函数G′_ff(s)的幅值和相角，结合补偿前电压前馈环节传递函数G_ff(s)的幅值和相角，计算角频率ω₁处补偿环节传递函数G_c(s)的幅值和相角，从而得到附加相角补偿环节的参数。本发明能够有效解决并网逆变器中为实现负序控制目标而引入的准谐振控制器而造成的系统不稳定现象，保证光伏逆变器并网系统的稳定运行。

技术领域

本发明涉及并网逆变器系统稳定性控制领域，具体地说是一种基于电压前馈的附加相角补偿方法。

背景技术

负荷不平衡、输电线路阻抗不平衡，不对称故障等原因通常会导致电网电压不平衡，我国大型光伏电站一般远离负荷中心，其接入点为电网架构比较薄弱的弱电网，电网电压不平衡问题更加突出。不平衡电网电压下，光伏逆变器若不考虑不对称情况下的控制，将会出现网侧功率波动和并网电流畸变等问题，严重影响光伏逆变器并网运行的安全稳定和电能质量。因此，很多国内外学者对不平衡电网下逆变器控制策略展开研究，并取得一系列成果。

现有研究成果中，在电流控制策略方面，主要可分为三类：正、反转同步旋转坐标系下双电流环双PI控制、正转同步旋转坐标系下比例积分-谐振控制或比例积分-降阶谐振控制，静止坐标系下比例谐振控制。

负序控制作为一种附加控制，不可避免地会影响原逆变器系统的动态性能和稳定性。正、负序分离嵌入的滤波器会在电流内环引入延时和误差，恶化了电流环的动态性能，此外在不对称故障产生和消失的瞬间系统有失稳的风险。同时，谐振系数越大，转子电流响应的带宽越窄，导致转子电流动态性能变差。因此，谐振系数取值较大时，系统存在失稳的风险，而若把谐振系数取小一些，虽能使系统稳定性变好，但准谐振控制器跟踪交流信号的精度会下降，影响负序控制效果，因此不能简单地通过减小谐振系数去提高系统稳定性。

目前对负序控制对并网逆变器系统稳定性影响的关注较少，且没有针对该问题提出相应的解决方案，造成并网逆变器负序控制无法达到预期效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于电压前馈的附加相角补偿方法，其可以针对考虑负序控制的光伏并网逆变器由于引入准谐振控制器而产生的不稳定现象进行补偿，以提高系统稳定性。

本发明采用的技术方案如下：一种基于电压前馈的附加相角补偿方法，其包括以下步骤：

1)通过广义阻抗理论建立不平衡电网下逆变器并网模型，其控制引入附加的负序控制，并采用对交流量跟踪的准谐振控制器，计算光伏逆变器并网系统开环传递函数Z_{G_grid}/Z_{G_VSC}在角频率ω₁处的相角根据期望的相角裕度计算开环传递函数需要补偿的相角

2)在光伏逆变器并网系统电压前馈引入补偿环节传递函数G_c(s)，得到补偿后的电压前馈传递函数为G′_ff(_s)，G′_ff(s)＝G_c(s)G_ff(s)，G_ff(s)为补偿前的电压前馈传递函数；由电网侧广义阻抗Z_{G_grid}计算角频率ω₁处幅值不变、相角增加到时，G′_ff(s)的幅值和相角，结合补偿前G_ff(s)的幅值和相角，计算角频率ω₁处补偿环节传递函数G_c(s)的幅值和相角；

3)根据角频率ω₁处补偿环节传递函数G_c(s)的幅值和相角，设计附加相角补偿环节的参数。