[发明专利]一种基于改进锁相环的并网逆变器稳定性提高方法在审

专利信息
申请号: 202310039994.7 申请日: 2023-01-13
公开(公告)号: CN116131330A 公开(公告)日: 2023-05-16
发明(设计)人: 王爱军;王亚飞;彭明生;吴廷勇;李哲明;龚惠;樊道诚;王成成;顾春晖;陈盛;刘祥得;麻韶东;曹添;张源;杨龙月 申请(专利权)人: 国网江苏省电力有限公司射阳县供电分公司;中国矿业大学
主分类号: H02J3/38 分类号: H02J3/38;H02J3/01
代理公司: 北京淮海知识产权代理事务所(普通合伙) 32205 代理人: 胡亚辉
地址: 224000 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 改进 锁相环 并网 逆变器 稳定性 提高 方法
【说明书】:

发明公开了一种基于改进锁相环的并网逆变器稳定性提高方法,包括以下步骤:通过矩阵变换并结合内模原理,设计基于复系数滤波器的信号处理模块,该模块为单输入双输出系统;在信号处理模块输入端前置预处理模块,得到适用于单相锁相环的改进正交垂直信号生成模块;将改进正交垂直信号生成模块置于锁相环前级得到基于改进正交垂直信号生成模块的新型锁相环结构;将新型锁相环结构用于并网逆变器中。本发明设计的基于复系数滤波器的正交垂直信号生成模块结构可通过重塑锁相环输出特性修正并网逆变器的输出阻抗特性,实现并网逆变器的阻抗重塑,不会增加控制结构的复杂度,提高了逆变器对弱电网的适应性,扩大了并网系统稳定区域。

技术领域

本发明属于并网逆变器稳定控制技术领域,具体涉及一种基于改进锁相环的并网逆变器稳定性提高方法。

背景技术

并网逆变器作为新能源发电系统和电网间的能量接口,是将电能高质量注入电网的关键设备。然而,可再生能源分布不均匀,通常部署在偏远的地区,需要大量变压器及较长的输电线路接入电网,变压器漏感、长距离输电线等原因使得电网呈现不可忽略的阻抗,逐渐表现为弱电网特性。对于弱电网系统而言,逆变器内部、逆变器之间,逆变器与电网之间的交互动态作用加剧了并网系统振荡失稳风险。

在并网逆变器系统中常采用锁相环来获取电网电压的频率和相位信息来实现系统的同步运行。然而,锁相环在逆变器阻抗中引入的负相移使得逆变器呈现负阻抗特性,拓宽了并网系统失稳频段范围,该现象是逆变器失稳的主要原因。为了保证弱电网下并网逆变器的稳定运行,国内外学者开展了相关研究,如已公开的下列文献:

[1]许津铭,卞申一阳,钱浩,等.弱电下单相并网逆器延时锁相环的鲁棒控制及优化方法[J].中国电机工程学报,2020,40(7):2062-2070.

[2]Ling Yang,Yandong Chen,An Luo,et al.Stability Enhancement forParallel Grid-Connected Inverters by Improved Notch Filter[J].IEEE Access,2019,7:65667-65678.

[3]宋绍剑,刘延扬,刘斌,等.基于阻抗的电动汽车并网逆变器的稳定性分析[J].电机与控制学报,2019,23(4):111-119.

文献[1]提出了一种基于前置低通滤波器锁相环的并网逆变器稳定性提高方法,但该方法在控制系统中额外引入了相位补偿环节,增加了控制结构的复杂度。文献[2]通过引入改进陷波器增强并网逆变器对网侧谐波的抑制能力,但该方法同样增加了控制算法的复杂度。文献[3]通过补偿低频段相位削弱锁相环对逆变器阻抗特性的影响程度,提高并网逆变器的鲁棒性,但该方法需要额外的阻抗在线测量环节,其控制效果依赖于电网测量精度,在电网阻抗宽范围变化时无法保证较好的补偿效果。上述并网逆变器稳定性改善方法在控制复杂度及弱电网适应性等方面存在不足。

发明内容

针对现有技术存在的问题,本发明的目的是提供一种基于改进锁相环的并网逆变器稳定性提高方法,所设计的锁相环可用于并网逆变器中实现阻抗重塑,同时不会增加控制结构的复杂度,能够削弱锁相环对并网逆变器稳定性产生的不利影响,提高逆变器对弱电网的适应性,扩大并网系统稳定区域。

为实现本发明技术目标,采用如下技术方案:

一种基于改进锁相环的并网逆变器稳定性提高方法,包括以下步骤:

通过矩阵变换并结合内模原理,设计基于复系数滤波器的信号处理模块,该模块为一单输入双输出系统;

在信号处理模块输入端前置预处理模块,得到适用于单相锁相环的改进正交垂直信号生成模块;

将改进正交垂直信号生成模块置于锁相环前级得到基于改进正交垂直信号生成模块的新型锁相环结构;

将新型锁相环结构用于并网逆变器中。

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