考虑光伏耦合谐波抑制的闭环参数自适应整定方法及系统

本发明属于光伏并网逆变器，具体涉及一种考虑光伏耦合谐波抑制的闭环参数自适应整定方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着大量分布式光伏的接入，配电台区的背景谐波明显增加。与传统配电系统不同，光伏所产生的直流电需要通过电压源型变流器(voltage source converter，简称vsc)输送至交流电网。而vsc受到背景谐波的影响后会产生大量奇次谐波；同时，多频谐波之间存在较强的耦合关系，配电系统中复杂的谐波对优质供电的挑战不容忽视。

3、目前，配电台区谐波抑制通常采用被动抑制的方法，即安装谐波治理设备；按照所安装设备的类型，可分为无源滤波器、有源滤波器、混合滤波器等。无源滤波器常用于谐波问题固定的场景，有源滤波器具有更好的动态抑制效果，目前也已出现结合二者优势的混合型滤波器。当大规模分布式光伏持续接入大电网时，配电台区的谐波抑制由被动向主动转型。在理想供电情况下，电压调制补偿法、虚拟导纳构造法均可有效降低vsc输出谐波电流，但无法控制因背景谐波电压产生的响应谐波电流。

4、发明人发现，当前针对光伏谐波抑制的研究没有考虑多频谐波之间的耦合特性，导致谐波抑制为单目标控制，无法满足大规模分布式光伏接入的配电台区耦合谐波抑制需求。在含复杂低频背景谐波的配电台区，所产生的耦合谐波抑制更为困难。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种考虑光伏耦合谐波抑制的闭环参数自适应整定方法及系统，构建光伏并网逆变器谐波耦合导纳矩阵进行谐波导纳定量评估，以耦合谐波最小为目标进行双闭环控制器参数整定，利用并网电流反馈和带通滤波器构造耦合虚拟谐波阻抗，实现虚拟阻抗的自适应整定和分段延时注入，有效降低vsc耦合谐波含量，充分抑制分布式光伏接入的配电系统并网节点的多频耦合谐波，提升配电台区优质供电水平。

2、根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种考虑光伏耦合谐波抑制的闭环参数自适应整定方法，采用如下技术方案：

3、一种考虑光伏耦合谐波抑制的闭环参数自适应整定方法，包括：

4、获取待整定的光伏并网逆变器的节点电压和节点电流；

5、根据所获取的电压和电流，构建光伏并网逆变器的谐波耦合导纳矩阵；

6、计算所构建的谐波耦合导纳矩阵的各元素幅值；

7、根据所得到的各元素幅值，筛选光伏并网逆变器耦合谐波的贡献源；

8、根据所得到的贡献源，定量评估光伏并网逆变器的谐波导纳；

9、根据谐波导纳的定量评估结果，以光伏并网逆变器的耦合谐波最小为目标进行逆变器双闭环pi控制参数的优化迭代，完成考虑光伏耦合谐波抑制的闭环参数自适应整定。

10、作为进一步的技术限定，基于变流器硬件拓扑实际参数和当前控制器参数，通过小信号扰动建模方式建立谐波状态空间模型，模型中每一个元素都是多阶矩阵，矩阵阶数为所考虑的谐波最高次数，通过矩阵卷积运算表征多频之间的耦合作用，赋予卷积结果谐波导纳的物理含义，形成光伏并网逆变器的谐波耦合导纳矩阵。

11、作为进一步的技术限定，在筛选光伏并网逆变器耦合谐波的贡献源的过程中，通过对比不同控制器参数变化前后谐波耦合导纳矩阵中各元素的变化，判断控制变量与谐波耦合导纳幅值之间的关系，即判断谐波导纳幅值变比 hce，识别筛选光伏并网逆变器耦合谐波的贡献源。

12、进一步的，谐波导纳幅值变比 hce为不同控制器参数变化后的谐波耦合导纳值与预设参数的原始导纳值作差后再与预设参数的原始导纳值作比；即；其中，为预设参数原始导纳值，为预设参数变化后的导纳值。

13、进一步的，当谐波导纳幅值变比超过谐波导纳幅值变比阈值上限时，此时控制器的被控变量为强耦合变量；

14、当谐波导纳幅值变比在谐波导纳幅值变比阈值范围之内时，此时控制器的被控变量为耦合变量；

15、当谐波导纳幅值变比不超过谐波导纳幅值变比阈值下限时，此时控制器的被控变量为非耦合变量。

16、作为进一步的技术限定，在逆变器双闭环pi控制参数的优化迭代的过程中，以当前控制器参数为基准，对控制器参数进行小步长增减迭代，以稳定状态下的谐波分析结果为参考，决定控制器参数是否继续增长或减小，直到出现谐波畸变率拐点。

17、进一步的，在pi控制器闭环参数迭代完成后，基于当前光伏并网电流中的谐波含量分析结果，将所要进一步消除的谐波分量通过比例谐振控制器进行提取，并乘以虚拟谐波增益系数后叠加到控制器调制信号中，构造等效谐波阻抗；而虚拟谐波增益系数也需要迭代计算，以耦合谐波最小畸变率为目标，通过和闭环参数优化一样的迭代方式，从6k-1次谐波开始迭代，以6k+1次谐波终止，直到抑制目标谐波畸变率低于0.5%后停止迭代计算，保留当前增益值。

18、根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种考虑光伏耦合谐波抑制的闭环参数自适应整定系统，采用如下技术方案：

19、一种考虑光伏耦合谐波抑制的闭环参数自适应整定系统，包括：

20、获取模块，其被配置为获取待整定的光伏并网逆变器的节点电压和节点电流；

21、构建模块，其被配置为根据所获取的电压和电流，构建光伏并网逆变器的谐波耦合导纳矩阵；

22、计算模块，其被配置为计算所构建的谐波耦合导纳矩阵的各元素幅值；

23、筛选模块，其被配置为根据所得到的各元素幅值，筛选光伏并网逆变器耦合谐波的贡献源；

24、评估模块，其被配置为根据所得到的贡献源，定量评估光伏并网逆变器的谐波导纳；

25、整定模块，其被配置为根据谐波导纳的定量评估结果，以光伏并网逆变器的耦合谐波最小为目标进行逆变器双闭环pi控制参数的优化迭代，完成考虑光伏耦合谐波抑制的闭环参数自适应整定。

26、根据一些实施例，本发明的第三方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：

27、一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方案所述的考虑光伏耦合谐波抑制的闭环参数自适应整定方法中的步骤。

28、根据一些实施例，本发明的第四方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：

29、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方案所述的考虑光伏耦合谐波抑制的闭环参数自适应整定方法中的步骤。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

31、本技术中所采用的耦合谐波导纳定量评估方法突破了单一频次谐波外特性建模的限制，结合拓扑结构和控制参数的影响，对任意型号、种类的vsc均可实现耦合谐波主导因素评估，在设计配电系统场景中具有极强的适应性和通用性；结合分布式光伏并网点监测的电压和电流数据，通过控制器进行参数的优化整定，实现在含背景谐波场景下的vsc输出电流耦合谐波最小、参数迭代速度快、鲁棒性强；分析谐波虚拟阻抗对vsc谐波耦合导纳矩阵各元素的影响，构建耦合谐波虚拟阻抗的新指标，通过耦合虚拟谐波阻抗的参数整定，结合多频信号分段延时注入法，在含背景谐波的场景下弥补了耦合谐波抑制的技术空白；与传统方法相比，其鲁棒性和稳定性更强，可适应不同类型的光伏并网场景。