基于优化构网型逆变器输出阻抗的并离网切换系统和方法与流程

本发明涉及微电网，具体为一种基于优化构网型逆变器输出阻抗的并离网切换系统和方法。

背景技术：

1、近几年来，风、光等新能源通过电力电子变流器大规模接入电网是新一代电力系统的主要技术特征之一。高比例新能源具有强间歇性、波动性、不确定性等特点。具有高比例新能源和高比例电力电子设备的新型电力系统是实现目标的重要手段，但随着“双高”的渗透率增加，电力系统有着惯性减小、系统强度变弱的趋势，稳定性问题愈发严重。

2、针对上述问题，相关专家提出了一种构网型控制技术(grid-forming controltechnology，gfm)，其具有电压支撑和主动惯量特性，以此替代同步机实现电网支撑，并维持电力系统稳定性，因此gfm具有广阔的发展和应用前景。构网型逆变器本质即：1)将逆变器控制成电压源而非电流源。2)通过控制逆变器自身输出功率(或直流电压)而非仅采样外部交流电网电压来实现同步。上述两条核心控制思想保证了构网型逆变器可以在不依赖外界交流系统的情况下，自行构建交流侧输出电压。因此构网型逆变器可以孤岛运行，也可以接入极弱电网运行。

3、在动态微电网中，多个构网型逆变器在孤岛模式和并网模式之间灵活切换，为系统提供灵活的功率响应。然而上述两种模式的切换可能导致电压/频率的偏差或振荡。具体地，并网切换至孤岛模式下的电压质量问题可以看作是输入电流对逆变器输出电压造成的干扰，这可能会造成严重的电压质量问题；由于下垂回路带宽较低，模式切换过程中的动态性能主要取决于电压回路的带宽和逆变器输出阻抗。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种基于优化构网型逆变器输出阻抗的并离网切换系统和方法。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于优化构网型逆变器输出阻抗的并离网切换系统，其特征在于，包括：构网型逆变器、下垂控制模块、虚拟阻抗模块、双环ladrc模块和转换开关；其中，所述构网型逆变器为带lc滤波电路的逆变器；所述构网型逆变器通过线路阻抗接入电网；所述转换开关设置于所述构网型逆变器和所述电网之间，用于并离网切换；所述下垂控制模块的输入端与所述构网型逆变器的输出端连接，用于通过采样得到所述构网型逆变器的输出电压和输出电流，并计算所述构网型逆变器的功率值，和用于基于下垂环计算所述构网型逆变器的当前频率和当前电压幅值；所述虚拟阻抗模块接入所述构网型逆变器和所述双环ladrc模块之间，用于调整所述构网型逆变器的总输出阻抗；所述双环ladrc模块的输入端与所述下垂控制模块的输出端连接，用于基于所述当前频率和所述当前电压幅值跟踪所述构网型逆变器的电容电压，并基于线性自抗扰控制所述构网型逆变器的桥臂电压稳定；其中，所述双环ladrc模块包括电压外环控制单元和电流内环控制单元；所述电压外环控制单元采用二阶线性自抗扰控制算法，所述电流内环控制单元采用比例控制算法。

3、进一步地，所述转换开关为静态转换开关。

4、进一步地，所述lc滤波电路由具有损耗电阻的滤波电感和滤波电容组成。

5、进一步地，所述双环ladrc模块的控制环包括：rg(s)＝kp(s3+β1s2+β2s+β3)，rh(s)＝(kpβ1+kdβ2+β3)s2+(kpβ2+kdβ3)s+kpβ3，n(s)＝s[s2+(kd+β1)s+β1kd+kp+β2]；其中，β1、β2、β3为观测器参数，kp和kd为控制参数，s为传递函数算子；b0为所述双环ladrc模块的控制量系数；gf(s)为前置滤波器传递函数；gc(s)为所述双环ladrc模块的控制器传递函数。

6、第二方面，本发明实施例提供了一种基于优化构网型逆变器输出阻抗的并离网切换方法，应用于第一方面所述的基于优化构网型逆变器输出阻抗的并离网切换系统；包括：通过采样得到所述构网型逆变器的输出电压和输出电流，并计算所述构网型逆变器的功率值；基于所述构网型逆变器的功率值和下垂环，计算所述构网型逆变器的当前频率和当前电压幅值；基于所述当前频率和所述当前电压幅值，利用所述双环ladrc模块跟踪所述构网型逆变器的电容电压，并基于线性自抗扰控制所述构网型逆变器的桥臂电压稳定。

7、第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第二方面所述的方法。

8、本发明提供了一种基于优化构网型逆变器输出阻抗的并离网切换系统和方法，采用双环ladrc模块优化输出阻抗特性，相比于传统的双闭环pi算法，能有效轧制输出阻抗、虚拟阻抗的幅值，从而抑制输出电流波动时对端电压的干扰以及降低虚拟阻抗加入后的电压降，缓解了现有技术中的构网型逆变器在并离网切换时存在的电压偏差或振荡的技术问题。

技术特征：

1.一种基于优化构网型逆变器输出阻抗的并离网切换系统，其特征在于，包括：构网型逆变器、下垂控制模块、虚拟阻抗模块、双环ladrc模块和转换开关；其中，所述构网型逆变器为带lc滤波电路的逆变器；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述转换开关为静态转换开关。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述lc滤波电路由具有损耗电阻的滤波电感和滤波电容组成。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述双环ladrc模块的控制环包括：

5.一种基于优化构网型逆变器输出阻抗的并离网切换方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的基于优化构网型逆变器输出阻抗的并离网切换系统；包括：

6.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求5所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种基于优化构网型逆变器输出阻抗的并离网切换系统和方法，包括：构网型逆变器通过线路阻抗接入电网；转换开关设置于构网型逆变器和电网之间；下垂控制模块的输入端与构网型逆变器的输出端连接，用于通过采样得到构网型逆变器的输出电压和输出电流，并计算构网型逆变器的功率值，和用于计算构网型逆变器的当前频率和当前电压幅值；虚拟阻抗模块接入构网型逆变器和双环LADRC模块之间；双环LADRC模块的输入端与下垂控制模块的输出端连接，用于跟踪构网型逆变器的电容电压，并基于线性自抗扰控制构网型逆变器的桥臂电压稳定。本发明缓解了现有技术中的构网型逆变器在并离网切换时存在的电压偏差或振荡的技术问题。

技术研发人员：蒋旺,刘嘉,温富光
受保护的技术使用者：南京国电南自电网自动化有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17