[发明专利]一种应对电网谐波的改进VSG控制策略

说明书

本发明涉及一种应对电网谐波的改进VSG控制策略，属于VSG的电能质量技术领域。有效抑制了当电网含有谐波时VSG并网点电流的谐波含量。首先建立VSG等效模型，在分析电网谐波对入网电流影响的基础上，提出一种基于改进的双二次广义积分的电感电流参考值算法，用惯性积分环节替代电网电压的全前馈控制中的微分运算，并分析相应电流调节器机理，从而选择相应的电流调节器实现电流跟踪和谐波抑制。

技术领域

本发明涉及一种应对电网谐波的改进VSG控制策略，属于VSG的电能质量技术领域。

背景技术

随着电力系统中分布式逆变电源装机容量的增加，传统同步发电机装机容量比例逐步下降。由于以电力电子变换器为接口的分布式发电系统缺乏传统同步发电机所具有的惯性和阻尼，因而电力系统更容易受到功率波动和系统故障的影响。VSG使基于并网逆变器的分布式电源从外特性上模拟或部分模拟出同步发电机的频率及电压控制特性，能够为电网提供一定的惯性和阻尼，从而改善分布式系统的稳定性。

然而在实际运行中，电网电压往往含有谐波成分，这些电网电压谐波会给并网电流引入相同频次的谐波，直接影响到VSG输出的电流质量。针对分布式电源接入电网，国内外相关部门制定了一系列标准和技术规范，用来保证并网电能质量。对于常规逆变器在电网电压畸变下的控制，有基于网侧电感电压微分量和并网电流反馈的双闭环控制策略，有效抑制背景谐波对并网电流的影响；基于谐振滑模的直接功率控制策略，向电流环引入电网电压前馈分量相位超前补偿环节，以改善逆变器故障穿越瞬间电流过冲现象；无谐波检测的三相并网逆变器谐波灵活控制方法，在不需要进行谐波电流检测的前提下，可实现对本地负载谐波电流的有效补偿，抑制电网背景谐波电压对输出电流的负面影响。而基于电压型控制的VSG的并网电流由逆变器电压和电网电压共同作用产生，所以抑制电网电压畸变对并网电流影响的同时还需抑制逆变器电压基波成分的作用。

对于VSG在电网电压畸变下的控制，直接电压式系统将虚拟阻抗与相量限流相结合的方法，有效限制了故障电流暂态和稳态成分；通过对正负序电流参考值分别控制，实现了VSG在电网电压不平衡状态下输出电流平衡；基于陷波器的电网电压前馈补偿策略，很好的实现了对并网电流特定次谐波的抑制；一种基于双二次广义积分的电感电流参考值改进算法，采用电网电压前馈的方法消除电网电压谐波带来的影响，从而在全频域内改善了输出电流质量，但电网电压的全前馈控制过程需要进行微分运算，容易引入额外的谐波分量，并且使响应时间变慢。因而，应对电网存在谐波的情况，有必要找到合适的并网电流谐波抑制方法，使之既在全频域内改善输出电流质量，又不会受到微分运算的影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种应对电网谐波的改进VSG控制策略，解决传统VSG谐波抑制方法只针对特定次谐波或需要进行微分运算的问题，容易引入额外的谐波分量，并且使响应时间变慢。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种应对电网谐波的改进VSG控制策略，包括：

步骤1：加入基于改进的双二次广义积分的电感电流参考值算法；

步骤2：将电网电压的全前馈控制过程进行的微分运算用惯性积分环节替代；

步骤3：最后依据VSG的特性选择相应的电流调节器实现电流跟踪。

步骤1：首次将基于改进的双二次广义积分的电感电流参考值算法加入，使电感电流跟踪的参考值谐波含量更小，入网电流的谐波分量得到很大抑制，VSG等效模型表明，含谐波时的电网电压可以分解成基波分量和谐波分量，基于双二次广义积分(DSOGI)的方法延时小、动态性能好，增加此模块不会给整个控制环节带来明显影响，在电网电压含多次谐波时，基于DSOGI-QSG的基波正序分离方法会受到谐波的影响，原有的基础上加入了谐波消除模块，消除各次谐波对基波分量提取的影响。