[发明专利]一种基于同步逆变技术的微电网谐波抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于同步逆变技术的微电网谐波抑制方法。首先，根据微电网中微源逆变器电压输出模型，从分析孤岛运行状态下微电网中谐波产生原因及电压质量恶化机理出发研究谐波抑制方法。其次，根据谐波产生的原因和机理，本发明采用同步逆变器与分频抑制相结合的控制策略对谐波进行抑制，通过对同步发电机数学模型的分析得到同步逆变器各个系统参数与有功P和无功Q的关系，设计具有频率和电压控制、有功和无功调节的同步逆变器控制模块；根据系统自身的电压信息经过d‑q变换及低通滤波器后，提取系统电压不同频率的谐波分量，基于谐波分频抑制算法设计谐波分频抑制控制模块。

技术领域

本发明适用于微电网谐波抑制，是一种基于同步逆变技术谐波抑制方法，属于逆变器控制技术领域。

背景技术

目前，微电网控制方式主要是通过控制逆变器对微电网中微源的网侧电压电流进行控制，与大多以同步发电机作为电源的传统电网中相比，微电网中的微源缺乏惯性和阻尼，考虑到大量分布式电源接入微电网，会在一定程度上对其产生了负面影响。并且，当微电网为孤岛运行时，由于没有外部电网的支撑，其内部的全控型电力电子逆变器及负荷侧的非线性负荷会导致微电网中出现大量谐波，对微电网的电压质量产生严重影响，无法满足对电能质量要求较高用户的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种一种基于同步逆变技术的微电网谐波抑制方法，能够对微电网中大量微源接入引起的缺乏阻尼与惯性问题、非线性负荷和大量全控型电力电子逆变器引起的电压谐波问题提出解决方法，为处于孤岛运行方式下的微电网提供阻尼与惯性，同时对微电网在电力系统中的公共连接点PCC处的电压谐波有明显的抑制效果，保持优质稳定的电能质量，保证微电网运行稳定，具有一定的工程应用价值。

本发明在同步逆变技术控制的基础上加入分频抑制控制策略来抑制微电网中的电压谐波，公开了一种基于同步逆变技术的微电网谐波抑制方法。本发明公开了一种基于同步逆变技术的微电网谐波抑制方法。首先，根据微电网中微源逆变器电压输出模型，从分析孤岛运行状态下微电网中谐波产生原因及电压质量恶化机理出发。其次，根据谐波产生的原因和机理，本发明采用同步逆变器与分频抑制相结合的控制策略对谐波进行抑制，通过对同步发电机数学模型的分析得到同步逆变器各个系统参数与有功P和无功Q的关系，设计具有频率和电压控制、有功和无功调节的同步逆变器控制模块；根据系统自身的电压信息经过d-q变换及低通滤波器后，提取系统电压不同频率的谐波分量，基于谐波分频抑制算法设计谐波分频抑制控制模块。最后，经过对具有同步逆变器控制模块和谐波分频抑制模块控制两者结合的控制策略对逆变器进行控制，经过建模仿真验证了该方法既能解决大量微源接入导致微电网运行不稳定的问题，也能解决了非线性负荷接入引起的谐波畸变问题。

一种基于同步逆变技术的微电网谐波抑制策略方法所包括的具体步骤为：

步骤1、在微电网孤岛运行模式下，采集微电网运行时公共耦合点(PCC点)处电压电流信息，通过低通滤波、功率计算得到同步逆变器控制模块以及分频抑制控制模块所需计算信息；

步骤2、分别将测量采集的电量信息以及所需计算信息送入具有电压控制环及频率控制环的同步逆变器控制模块、同时将测量以及计算的信息送入分频抑制控制模块；

步骤3、对电压型同步逆变器进行分析，了解同步逆变器的原理：

同步逆变器的原理同传统电网中的三相隐极式同步发电机的原理相似，根据被模拟的三相隐极式同步发电机的电路原理，在定子绕组中由基尔霍夫电流定律可知中线电流i_N为定子绕组中三相电流的向量和，i_st为定子绕组电流i_st＝[i_{st_a},i_{st_b},i_{st_c}]^T。

φ为磁通量，φ＝[φ_a,φ_b,φ_c]^T，定子磁链方程：