一种抑制系统高频振荡的并网变换器电流自适应控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力电子技术领域，更具体地，涉及一种抑制系统高频振荡的并网变 换器电流自适应控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着化石能源的日益减少，近些年来新能源发电得到了极大的发展，同时可以预 期新能源发电将在未来各国的能源结构中将占有相当的比例。现今新能源发电主要包括 风力发电以及光伏发电。为了实现新能源向电网的顺利馈电，电力电子技术一般被用于新 能源发电单元的并网装置中，其中并网变流器则成为了其核心装备之一。随着新能源发电 装机容量的不断上升，各个发电单元并网变流器之间通过集电电缆相互耦合影响的程度上 升，变压器、线路电抗与杂散电容等电磁储能元件以及光伏发电单元变换器间相互作用开 始显现。由于电磁储能元件储能容量较小，在控制器配置不当或者线路阻抗参数等不匹配 的情况下这些元件间的相互作用会产生较高频率的能量交换，其频率一般在基频以上，即 实际现场中观测到的高频振荡现象。造成这一振荡的原因可归为设备侧与网络侧两部分， 一方面电网环境复杂，可能含有各种潜在的谐振点，可能导致系统发生谐振；另一方面，由 于并网变流器的电流控制一般在假定的理想电网条件下设计，其控制器参数配置不一定适 应于变化的网络环境。当控制参数配置不恰当的情况下，系统中的潜在谐振点与并网变流 器发生相互作用，可能使得并网变流器将谐波电流放大，导致系统产生高频振荡。
[0003] 现有技术解决上述问题主要有改变网络谐振特性和改变并网变流器控制算法两 种方式。
[0004] 一方面。改变网络谐振特性的方案，一般采用在无源网络中根据具体的谐振情况， 加装相应的无源滤波器。但是，这种振荡抑制方式需要了解详细的系统参数、设备参数等， 在新能源电站未建之时，这些参数很难获得，且实际电网条件随着运行时间的变化而改变， 这就使得原来设计好的无源滤波器可能失效。
[0005] 另一方面，现有的电流控制器方案在应对高频振荡问题中，一般只关注变流器滤 波器所引入的单一谐振频率点，大多数有源阻尼方案只是针对该种情况设计，不适用抑制 外部网络谐振所引起的高频振荡。且较多的高频谐振抑制算法一般只针对固定的网络谐振 有效，若系统谐振频率偏移，则抑制效果会大打折扣。
[0006] 综上所述，现有的高频振荡抑制方案只能针对特定电网条件，一旦变流器所接入 的电网环境发生变化，则设备仍然可能与系统发生高频振荡，而实际电力系统本身就会随 时间发生变化，故亟需发明一种有效的电流自适应控制算法，以适应电网的变化。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种抑制系统高频振荡的并网变换 器电流自适应控制系统，旨在实现时变电网环境下并网变换器高频谐振抑制。
[0008] 本发明提供了一种抑制系统高频振荡的并网变换器电流自适应控制系统，包括信 号测量单元，电流矢量控制单元，自适应频段增益控制单元和信号输出单元；信号测量单元 输入信号为滤波器中的电压电流信号，信号测量单元的第一输出端连接至所述信号输出单 元的第二输入端，信号测量单元的第二输出端连接至所述自适应频段增益控制单元的第二 输入端，信号测量单元的第三输出端连接至所述电流矢量控制单元的第四输入端，信号测 量单元的第四输出端连接至所述电流矢量控制单元的第三输入端；电流矢量控制单元的第 一输入端为电流d轴指令值/：，电流矢量控制单元的第二输入端为电流q轴指令值<，电 流矢量控制单元的输出信号连接至自适应频段增益控制单元的第一输入端；自适应频段增 益控制单元的输出信号连接至信号输出单元的第一输入端；信号输出单元的输出信号连接 至电力电子变换器。
[0009] 信号测量单元用于将滤波器中的滤波电容电压和滤波电感电流信号进行处理后 输出电网相角9、旋转坐标系下滤波电容电流I Mq、旋转坐标系下滤波电感电流和旋转 坐标系下滤波电容电压VMq;所述电流矢量控制单元用于根据电流dq轴指令值与信号测量 单元输出信号共同计算得到指令内电势E kdq;所述自适应频段控制单元用于根据自适应算 法与信号测量单元输出信号自动调节电流控制环路特定频段的开环传递函数增益；所述信 号输出单元用于将自适应频段控制单元输出的变流器指令电压处理并输出开关控制信号 给电力电子变换器的输入控制端。
[0010] 更进一步地，信号测量单元输入信号包括三相静止坐标系下滤波电容电压v Cabc、 三相静止坐标系下滤波电感电流1^。与三相静止坐标系下滤波电容电流I Cab。。输入信号通 过坐标变换实现将三相abc坐标系下的电量转化为旋转dq坐标系下的输出电量，该输出量 分别经过低通滤波器、高通滤波器等分别得到的输出信号旋转坐标系下滤波电容电压V cdq、 旋转坐标系下滤波电感电流1_与旋转坐标系下滤波电容电流I Mq。其中电容电压的q轴 分量经过依次连接的第一 PI控制器、第一加法器与积分器形成所述信号测量单元的输出 电网相角信号Q。
[0011] 更进一步地，电流矢量控制单元包括d轴与q轴两条控制支路，主要包含第二加法 器、第二PI控制器、第三加法器、第四加法器、第三PI控制器与第五加法器。对于d轴控制 支路，输入信号为电流指令值< 与电流反馈值经过第二加法器得到控制电流的误差值， 该误差值经过第二PI控制器后，与端电压前馈解耦信号经第三加法器叠加，得到指令内 电势Ekdq中的实部分量E kd。q轴控制支路与d轴控制支路为对偶关系，经过同样的信号处 理，可得到指令内电势Ekdq中的虚部分量E kq。
[0012] 更进一步地，自适应频段增益控制单元输入信号为电流矢量控制单元输出的指令 内电势Ekdq、信号测量单元输出的旋转坐标系下滤波电容电流Iedq，输出设备内电势e kdq，信 号处理模块包括：第六加法器、2* (M-1)个延时单元、M个权重调节单元以及第七加法器；其 中，2* (M-1)个延时单元依次记为第一延时单元、第二延时单元、第三延时单元、第四延时单 元、……、第（2M-3)延时单元、第（2M-2)延时单元；M个权重调节单元依次记为第一权重 调节单元、第二权重调节单元……第M权重调节单元。旋转坐标系下滤波电容电流1_为 自适应滤波器的参考输入信号，指令内电势E kd$基本输入信号，利用长度为M的横向滤波 器可得到第一加权分量yjrf至第M加权分量y n_M的M个加权分量，其和即为总加权分量yk， 利用指令内电势民^减去总加权分量y k，即可得到自适应频段增益控制单元输出的设备内 电势ekdq，进而实现特定频率点的开环增益调节。
[0013]更进一步地，自适应频段增益控制单元中的M个权重调节内部结构一致，包括：第 一乘法器、步长因子、第二乘法器、第八加法器、第（2M-1)延时单元与第三乘法器。根据输 入信号设备内电势e _与旋转坐标系下滤波电容电流I Mq，利用乘法器对其两个信号进行 调制解调，信号调制后，通过数字延时与反馈实现数字低通滤波，从而得到输出信号yiri。
[0014]更进一步地，信号输出单元包括依次连接的第四坐标变换与PWM调制单元。坐标 变换用于将旋转dq坐标系下的信号转换至静止abc坐标系下。PWM调制单元用于将输出电 压转化为开关器件的PWM驱动信号。
[0015] 本发明提供的电流自适应控制系统可以应用于并网变换器的电流控制，能够防止 变换器与系统中潜在的谐振点产生相互作用，从而防止变换器接入系统后发生高频振荡。
[0016] 本发明中，考虑到滤波器中电容对高频信号具有低阻抗的特性，通过对滤波电容 中电流谐波的检测可以实时测量变换器是否与系统产生高频振荡，从而实现对系统运行状 态的实时观测。若系统发生高频振荡，则通过利用自适应算法，在高频振荡频率点处自动调 整变换器的控制器增益，降低变换器与系统的相互作用，从而自动实现系统高频振荡的抑 制。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明实施例提供的并网变换器电