← 返回
用于光伏变换器耦合谐波抑制的自适应参数调谐与虚拟阻抗注入控制
Adaptive Parameter Tuning and Virtual Impedance Injection Control for Coupled Harmonic Mitigation of Photovoltaic Converter
| 作者 | Pengbo Shan · Yuanyuan Sun · Yuanzong Song · Fan Zhang · Yahui Li · Kaiqi Sun |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2024年8月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 技术标签 | 储能系统 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 光伏 谐波抑制 谐波耦合矩阵模型 自适应控制 虚拟阻抗法 |
语言:
中文摘要
抑制电流谐波是光伏(PV)系统的一个关键问题。等效阻抗或导纳可用于描述光伏变流器(PVC)与电网背景谐波之间的相互作用,其中控制策略和参数在这一过程中起着至关重要的作用。目前,多频率耦合特性在谐波分析中变得愈发重要,而传统的选择性谐波抑制方法效果欠佳。解决该问题的关键在于根据电网条件构建用于耦合谐波抑制的自适应控制器。因此,本文首先构建了光伏变流器的谐波耦合矩阵模型(HCMM),以描述谐波耦合特性,该模型能够同时体现拓扑结构和控制参数的影响。其次,分析了关键控制器参数和虚拟阻抗法对谐波耦合矩阵模型耦合谐波导纳的影响。最后,提出了自适应参数调整与虚拟阻抗注入法的协调控制策略,以有效降低耦合谐波,并避免调制电压饱和导致的不稳定问题。通过配备数字信号处理(DSP)控制器的三相光伏变流器进行了对比实验,实验结果验证了耦合谐波分析的正确性以及所提方法的有效性。
English Abstract
Suppressing current harmonics is an essential issue for photovoltaics (PVs). The equivalent impedance or admittance expresses the interaction between the PV converter (PVC) and the background harmonics from the grid, where the control strategies and parameters play a crucial role in the process. Currently, multifrequency coupling characteristics have become more vital in harmonic analysis, and traditional selective harmonic suppression methods show imperfect performance. The key to solving this issue is constructing an adaptive controller for coupled harmonic mitigation according to grid conditions. Therefore, this article first constructs a harmonic coupling matrix model (HCMM) of the PVC to describe the harmonic coupling characteristics, which can represent the influence of topology and control parameters simultaneously. Second, the effect of the critical controller parameters and virtual impedance method on the coupled harmonic admittance of the HCMM is analyzed. Finally, coordinated control of adaptive parameter tuning and virtual impedance injection method is proposed to reduce coupled harmonics efficiently and to avoid the instability caused by the modulation voltage saturation. Comparative experiments are provided by a three-phase PVC with a digital signal processing (DSP) controller, and the results verify the validity of the coupled harmonic analysis and the effectiveness of the proposed method.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项基于谐波耦合矩阵模型的自适应控制技术具有重要的战略价值。随着全球光伏装机容量持续增长,电网背景谐波污染日益严重,传统选择性谐波抑制方法在多频耦合场景下表现不足,已成为制约光伏逆变器并网性能的关键瓶颈。
该技术的核心创新在于构建了能够同时表征拓扑结构和控制参数影响的谐波耦合矩阵模型,并提出自适应参数调节与虚拟阻抗注入的协同控制策略。对于阳光电源的逆变器产品线而言,这意味着可以实现对复杂电网环境的动态适应,显著提升产品的电能质量指标和并网稳定性。特别是在工商业分布式光伏和大型地面电站应用场景中,该技术能够有效应对电网阻抗波动、非线性负载等挑战,减少因谐波超标导致的脱网风险。
从技术成熟度评估,论文已通过DSP控制器的三相逆变器实验验证,具备较高的工程化可行性。该方法避免了调制电压饱和引发的不稳定问题,展现出良好的鲁棒性。对于阳光电源而言,技术集成的主要挑战在于如何在现有控制平台上实现实时谐波耦合矩阵计算,以及如何优化算法复杂度以满足微秒级控制周期要求。
应用前景方面,该技术不仅适用于光伏逆变器,同样可拓展至储能变流器和光储一体化系统,尤其在电网薄弱地区和高谐波污染环境下具有显著优势。建议将其纳入下一代智能逆变器的核心算法库,并结合AI技术探索电网状态的预测性自适应控制,进一步巩固阳光电源在电能质量控制领域的技术领先地位。