一种三相LCL型并网逆变器的谐波电流抑制方法及装置与流程

本发明涉及电力系统控制领域，尤其涉及一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制方法及装置。

背景技术：

1、在电力系统的运行中，电力电子接口的非线性特征深刻影响着电力系统的稳定运行。在此背景下，lcl型并网逆变器因良好的高频谐波衰减能力而被广泛采用于并网系统的电流谐波抑制场景。但lcl型并网逆变器在实际应用中也存在着诸多挑战，如弱电网条件下，电网阻抗与逆变器阻抗失配，容易导致并网电流发生谐波振荡，从而破坏系统稳定。因此需要额外进行电流的谐波抑制以提高逆变器对电网阻抗变化的适应性，从而提高系统稳定性。

2、在现有技术中，使用lcl型并网逆变器时，进行额外的电流谐波抑制的主要思路为，直接在系统中串联或并联电阻以增加系统阻尼，从而进行谐波电流抑制。但这种通过额外增加电阻的无源阻尼抑制策略不仅会造成额外的系统损耗，还会导致系统发热严重，产生系统安全隐患。

技术实现思路

1、本发明提供了一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制方法及装置，以解决现有技术通过无源阻尼控制策略进行谐波电流抑制导致额外系统损耗的技术问题。

2、第一方面，本技术提供了一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制方法，包括：

3、获取并网系统的当前入网数据；其中，所述当前入网数据包括三相lcl型并网逆变器的滤波比例系数和电网侧的第一阻抗；

4、根据所述当前入网数据，构建三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗矩阵；

5、根据所述第一阻抗，结合所述输出阻抗矩阵，计算三相lcl型并网逆变器的第一特征值；

6、将所述第一特征值与预设的第一阈值进行比较，当所述第一特征值小于所述第一阈值时，根据所述滤波比例系数通过三相lcl型并网逆变器对并网系统的谐波电流进行抑制。

7、这样先获取并网系统的当前入网数据，再根据当前入网数据构建输出阻抗矩阵，并结合电网的第一阻抗计算逆变器的第一特征值，再在第一特征值满足预设条件时根据滤波比例系数对并网系统的谐波电流进行抑制，相比于现有技术，本发明无需通过额外增加无源阻尼来进行谐波电流抑制，只需要通过滤波比例系数对逆变器的输出阻抗进行控制，进而通过逆变器对并网系统的谐波电流进行抑制，避免了增加无源阻尼导致的额外系统损耗问题，降低了并网系统的负荷，减少了并网系统的安全隐患。

8、进一步地，所述根据所述当前入网数据，构建三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗矩阵，具体包括：

9、根据所述滤波比例系数，计算三相lcl型并网逆变器的第一滤波系数；

10、根据所述第一滤波系数，结合所述当前入网数据，构建三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗矩阵。

11、这样先通过滤波比例系数计算第一滤波系数，再根据第一滤波系数构建输出阻抗矩阵，能够计算在滤波比例系数的影响下逆变器的当前输出阻抗，为后续计算与比较提供便捷。

12、进一步地，所述根据所述滤波比例系数，计算三相lcl型并网逆变器的第一滤波系数，具体包括：

13、所述第一滤波系数，具体为：

14、

15、其中，gi(s)为第一滤波系数，ki为滤波比例系数，ωn＝2πf1为并网系统的额定角频率，f1为基频频率，s为基频频率下的拉普拉斯算子，ωc为三相lcl型并网逆变器的滤波调节带宽。

16、进一步地，所述根据所述第一滤波系数，结合所述当前入网数据，构建三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗矩阵，具体包括：

17、根据所述第一滤波系数，结合所述当前入网数据，构建所述输出阻抗矩阵的多个矩阵元；其中，所述多个矩阵元包括三相lcl型并网逆变器在频域上的正序阻抗、负序阻抗、正序耦合阻抗和负序耦合阻抗；

18、所述正序阻抗，具体为：

19、

20、所述负序阻抗，具体为：

21、

22、所述正序耦合阻抗，具体为：

23、

24、所述负序耦合阻抗，具体为：

25、

26、其中，gvpp(s)，gunn(s)，gvpn(s)，gvnp(s)分别为正序电压系数、负序电压系数、正序耦合电压系数和负序耦合电压系数，gi(s)为第一滤波系数，gipp(s)，ginn(s)，gipn(s)，ginp(s)分别为正序电流系数、负序电流系数、正序耦合电流系数和负序耦合电流系数；

27、将所述多个矩阵元组合构建得到三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗矩阵；

28、所述输出阻抗矩阵，具体为：

29、

30、进一步地，所述根据所述第一阻抗，结合所述输出阻抗矩阵，计算逆变器的第一特征值，具体包括：

31、所述第一特征值，具体为：

32、

33、其中，m为第一特征值，max为最大值函数，eig为矩阵特征值，zg(s)，z(s)分别为电网的第一阻抗和三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗。

34、第二方面，本技术提供了一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制装置，包括数据获取模块、矩阵构建模块、特征计算模块和特征比较模块；

35、所述数据获取模块，用于获取并网系统的当前入网数据；其中，所述当前入网数据包括三相lcl型并网逆变器的滤波比例系数和电网侧的第一阻抗；

36、所述矩阵构建模块，用于根据所述当前入网数据，构建三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗矩阵；

37、所述特征计算模块，用于根据所述第一阻抗，结合所述输出阻抗矩阵，计算三相lcl型并网逆变器的第一特征值；

38、所述特征比较模块，用于将所述第一特征值与预设的第一阈值进行比较，当所述第一特征值小于所述第一阈值时，根据所述滤波比例系数通过三相lcl型并网逆变器对并网系统的谐波电流进行抑制。

39、进一步地，所述矩阵构建模块包括滤波系数计算子模块和阻抗矩阵构建子模块；

40、所述滤波系数计算子模块，用于根据所述滤波比例系数，计算三相lcl型并网逆变器的第一滤波系数；

41、所述阻抗矩阵构建子模块，用于根据所述第一滤波系数，结合所述当前入网数据，构建三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗矩阵。

42、进一步地，所述滤波系数计算子模块在用于根据所述滤波比例系数，计算三相lcl型并网逆变器的第一滤波系数时，具体包括：

43、所述第一滤波系数，具体为：

44、

45、其中，gi(s)为第一滤波系数，ki为滤波比例系数，ωn＝2πf1为并网系统的额定角频率，f1为基频频率，s为基频频率下的拉普拉斯算子，ωc为三相lcl型并网逆变器的滤波调节带宽。

46、进一步地，所述阻抗矩阵构建子模块包括矩阵元构建单元和组合构建单元；

47、所述矩阵元构建单元，用于根据所述第一滤波系数，结合所述当前入网数据，构建所述输出阻抗矩阵的多个矩阵元；其中，所述多个矩阵元包括三相lcl型并网逆变器在频域上的正序阻抗、负序阻抗、正序耦合阻抗和负序耦合阻抗；

48、所述正序阻抗，具体为：

49、

50、所述负序阻抗，具体为：

51、

52、所述正序耦合阻抗，具体为：

53、

54、所述负序耦合阻抗，具体为：

55、

56、其中，gvpp(s)，gvnn(s)，gvpn(s)，gvnp(s)分别为正序电压系数、负序电压系数、正序耦合电压系数和负序耦合电压系数，gi(s)为第一滤波系数，gipp(s)，ginn(s)，gipn(s)，ginp(s)分别为正序电流系数、负序电流系数、正序耦合电流系数和负序耦合电流系数；

57、所述组合构建单元，用于将所述多个矩阵元组合构建得到三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗矩阵；

58、所述输出阻抗矩阵，具体为：

59、

60、进一步地，所述特征计算模块在用于根据所述第一阻抗，结合所述输出阻抗矩阵，计算三相lcl型并网逆变器的第一特征值时，具体包括：

61、所述第一特征值，具体为：

62、

63、其中，m为第一特征值，max为最大值函数，eig为矩阵特征值，zg(s)，z(s)分别为电网的第一阻抗和三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗。

64、这样先获取并网系统的当前入网数据，再根据当前入网数据构建输出阻抗矩阵，并结合电网的第一阻抗计算逆变器的第一特征值，再在第一特征值满足预设条件时根据滤波比例系数对并网系统的谐波电流进行抑制，相比于现有技术，本发明无需通过额外增加无源阻尼来进行谐波电流抑制，只需要通过滤波比例系数对逆变器的输出阻抗进行控制，进而通过逆变器对并网系统的谐波电流进行抑制，避免了增加无源阻尼导致的额外系统损耗问题，降低了并网系统的负荷，减少了并网系统的安全隐患。

技术特征：

1.一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制方法，其特征在于，所述根据所述当前入网数据，构建三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗矩阵，具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制方法，其特征在于，所述根据所述滤波比例系数，计算三相lcl型并网逆变器的第一滤波系数，具体包括：

4.根据权利要求2所述的一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制方法，其特征在于，所述根据所述第一滤波系数，结合所述当前入网数据，构建三相lcl型并网逆变器在频域上的输出阻抗矩阵，具体包括：

5.根据权利要求1所述的一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制方法，其特征在于，所述根据所述第一阻抗，结合所述输出阻抗矩阵，计算逆变器的第一特征值，具体包括：

6.一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制装置，其特征在于，包括数据获取模块、矩阵构建模块、特征计算模块和特征比较模块；

7.根据权利要求6所述的一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制装置，其特征在于，所述矩阵构建模块包括滤波系数计算子模块和阻抗矩阵构建子模块；

8.根据权利要求7所述的一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制装置，其特征在于，所述滤波系数计算子模块在用于根据所述滤波比例系数，计算三相lcl型并网逆变器的第一滤波系数时，具体包括：

9.根据权利要求7所述的一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制装置，其特征在于，所述阻抗矩阵构建子模块包括矩阵元构建单元和组合构建单元；

10.根据权利要求6所述的一种三相lcl型并网逆变器的谐波电流抑制装置，其特征在于，所述特征计算模块在用于根据所述第一阻抗，结合所述输出阻抗矩阵，计算三相lcl型并网逆变器的第一特征值时，具体包括：

技术总结
本发明公开了一种三相LCL型并网逆变器的谐波电流抑制方法及装置，涉及电力系统控制领域，包括：获取并网系统的当前入网数据；其中，当前入网数据包括三相LCL型并网逆变器的滤波比例系数和电网侧的第一阻抗；根据当前入网数据，构建三相LCL型并网逆变器在频域上的输出阻抗矩阵；根据第一阻抗，结合所述输出阻抗矩阵，计算三相LCL型并网逆变器的第一特征值；将第一特征值与预设的第一阈值进行比较，当第一特征值小于第一阈值时，根据所述滤波比例系数通过三相LCL型并网逆变器对并网系统的谐波电流进行抑制。本发明只需通过滤波比例系数控制逆变器输出阻抗以抑制并网系统谐波电流，避免了增加无源阻尼导致的额外系统损耗问题。

技术研发人员：刘琨,王宾,吴启航,卢建刚,李一泉,吴梓亮,刘世丹,刘玮,袁亮荣,成佳富,温涛,王峰,焦邵麟,索江镭,谭乾,朱佳,杨之翰
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23