1.本发明涉及的技术领域是电力电子领域，尤其涉及一种基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法。
背景技术：2.在生态环境不断恶化、民众环保意识日渐提高、新能源技术不断发展等的大趋势下，构建环保、可靠、高效的现代化电力能源网络是十分必要的。可再生能源发电系统具有能效利用合理、损耗小、污染少、运行灵活、系统经济性好等特点，发展潜力巨大，一直是国内外关注的热点。但是，这些可再生能源系统同时也具有容量小，分布广，交直流兼有，且电压或频率波动性大等弊端。如何稳定、可靠地将这些可再生能源系统并网，融入到电力系统中是我们目前所面临的一项关键问题。
3.从电能的产生到电能的消耗，可以将电力系统划分为四个部分，即由水电站等组成的发电部分、由各级输变电线路组成的输电部分和配电部分以及由相关耗能装备组成的负荷部分。其中，配电系统是电力系统的后部环节，所起作用是将电力系统的输变电系统与用户相连接，从而达到电能分配并消耗的目的。同时，用户侧的电能质量也将由配电网决定，因此对于配电网的研究至关重要。
4.配电网的发展一直是以更好地满足电力用户的需要为导向，在发展的初级阶段，配电网主要以满足基本负荷需求为目标，实现电力负荷的区域全覆盖，重点是配电网的一级电网建设，逐步形成一个广泛的满足基本负荷需求的供电平台。随着用户生活水平的不断提高，用户对供电质量的要求也越来越高，更加关注供电可靠性和用电可靠性，配电网进入中级发展阶段。为了实现用户高供电可靠性的总体目标，电力系统未来将致力于实现现有配电网的自动化和对现有网络结构的升级，使配电网逐步发展成为优质的供电服务平台。
5.在输电网层面，基于vsc的柔性直流作为新一代直流输电技术，不存在传统直流的无功补偿、换相失败等问题，消解了传统直流输电引起的多直流馈入问题，可使当前交直流输电技术的诸多问题迎刃而解，并且能够在大范围内平抑可再生能源发电的波动性与随机性，也将是未来大规模可再生能源接入电网的重要技术手段。在配电网层面，柔性直流技术在高压配网可用于供电分区之间柔性互联，能够解决城市电网短路电流水平过高以及电磁环网安全隐患等问题，为城市电网分区运行提供了新的解决方案；在中压配电网中可用于实现多馈线闭环运行，能够解决现有配电一次设备调控能力欠缺的问题，可支持配电网灵活调度与控制，为实现分布式电源高效消纳、电动汽车灵活接入提供了新的技术手段。综上所述，柔性直流技术为输电方式变革、大规模可再生能源接入、提升配网运行的灵活性与可控性等提供了崭新的解决方案和有效的技术手段，是新一代电网技术发展的重要方向和关键组成。
6.但是目前配电网馈线柔性互联开关的研究主要集中在系统的优化配置和运行控制方面，对于其整体的稳定性控制策略研究相对较少，同时存在系统拓扑结构相对单一、功
能利用不足等问题。随着现代工业技术的快速发展，对电力的需求量逐年增高，人们对电网质量的要求也越来越高。因此，针对配电网柔性互联装置运行控制，需要有一个提高稳定性的控制系统，同时最大程度的利用太阳能、风能等分布式电源，减少其对配电网运行的冲击，进而实现配电网的稳定与经济运行。
技术实现要素：7.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
8.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
9.因此，本发明提供了一种基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，不仅可以抑制lcl滤波器谐振，还可以提高电网阻抗变化下的控制性能，改善并网电流的质量。
10.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，包括：
11.建立基于lcl滤波器的柔性互联装置；
12.所述装置经过基于自适应陷波器的电网电流控制产生相应的调制信号；
13.所述调制信号控制整流器vsc-1和逆变器vsc-2各桥臂中绝缘栅双极性晶体管igbt的通断，抑制lcl滤波器谐振。
14.作为本发明所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的一种优选方案，其中：所述柔性互联装置由2个电压源型换流器以背靠背方式运行的电路构成，其结构包括整流器vsc-1和逆变器vsc-2、直流线路、直流侧稳压电容以及交流滤波器，电压源换流器采用的是三相两电平电压源换流器vsc，每一相都包括上下两个桥臂，共六个桥臂，每个桥臂由绝缘栅双极性晶体管igbt和二极管并联构成，交流滤波器采用的是lcl滤波器，控制回路采用的是基于自适应陷波器的控制方法。
15.作为本发明所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的一种优选方案，其中：所述柔性互联装置中并网逆变器使用的是lcl型滤波器，作为逆变器与电网之间的接口。
16.作为本发明所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的一种优选方案，其中：所述控制回路中采用锁相环对电网电压的相位进行监测，通过计算得到电网电流正弦参考值。
17.作为本发明所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的一种优选方案，其中：所述电网电流的正弦参考值经过参考系转换模块，转换得到电网电流在d轴和q轴的分量。
18.作为本发明所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的一种优选方案，其中：将所述在d轴和q轴的分量通过基于自适应陷波器的电网电流控制产生相应的调制信号。
19.作为本发明所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的一种优选方案，其中：所述电网电流控制包括：电网电流给定值与电网电流在d轴和q轴的分量分
别合成得到电网电流控制误差，经过一个pi控制器，其输出作为自适应陷波器的输入，最终得到所需的调制信号。
20.作为本发明所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的一种优选方案，其中：所述自适应陷波器采用了一种根据电网参数变化更新陷波器系数的算法；根据电流方向判断功率传输方向，假设功率正向为功率从直流线路向vsc-2方向传输，功率反向为功率从交流线路向vsc-2方向传输，当功率正向时，则vsc-1侧的自适应陷波器不工作，功率反向时，vsc-2侧的自适应陷波器不工作。
21.作为本发明所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的一种优选方案，其中：所述功率正向时，首先获取初始的lcl逆变器参数和采样时间ts，然后计算谐振频率，得到自适应陷波器系数，再对电网电感进行估计，所得估计值与实际电网电感差值反馈给自适应陷波器，根据电网阻抗实时调整自适应陷波器的系数。
22.作为本发明所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的一种优选方案，其中：所述对电网电感进行估计表示为
[0023][0024]
其中，u
pccd
、u
pccq
和i
gd
、i
gq
分别为公共耦合点电压u
pcc
和并网电流ig在d轴和q轴的分量。
[0025]
本发明的有益效果：本发明提供的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法采用lcl型滤波器，降低电感量，提高系统动态性能，降低成本。且该方法不需要额外的控制回路，从而最小化测量次数。此外，由于其自适应特性，与传统的控制器相比，该控制器可确保电网阻抗变化下的稳定性。
附图说明
[0026]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0027]
图1为本发明第一个实施例所述的一种基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的柔性互联拓扑结构图；
[0028]
图2为本发明第一个实施例所述的一种基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的电网电流控制框图；
[0029]
图3为本发明第一个实施例所述的一种基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的根据电网参数变化更新陷波器系数的算法流程图；
[0030]
图4为本发明第一个实施例所述的一种基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法的采用自适应陷波器时并网电流波形图；
[0031]
图5为本发明第二个实施例所述的基于传统陷波器的电网电流控制框图；
[0032]
图6为本发明第二个实施例所述的采用传统陷波器时并网电流波形图。
具体实施方式
[0033]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0034]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0035]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0036]
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0037]
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0038]
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0039]
实施例1
[0040]
参照图1-4，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，包括：
[0041]
s1：建立基于lcl滤波器的柔性互联装置；
[0042]
应说明的是，所述柔性互联装置由2个电压源型换流器以背靠背方式运行的电路构成，其结构包括整流器vsc-1和逆变器vsc-2、直流线路、直流侧稳压电容以及交流滤波器，电压源换流器采用的是三相两电平电压源换流器vsc，每一相都包括上下两个桥臂，共六个桥臂，每个桥臂由绝缘栅双极性晶体管igbt和二极管并联构成，交流滤波器采用的是lcl滤波器，控制回路采用的是基于自适应陷波器的控制方法。并网逆变器使用的是lcl型滤波器，作为逆变器与电网之间的接口。
[0043]
s2：所述装置经过基于自适应陷波器的电网电流控制产生相应的调制信号；
[0044]
应说明的是，控制回路中采用锁相环对电网电压的相位进行监测，通过计算得到电网电流正弦参考值。电网电流的正弦参考值经过参考系转换模块，转换得到电网电流在d轴和q轴的分量。将分量通过基于自适应陷波器的电网电流控制产生相应的调制信号。
[0045]
具体为：电网电流给定值与电网电流在d轴和q轴的分量分别合成得到电网电流控制误差，经过一个pi控制器，其输出作为自适应陷波器的输入，最终得到所需的调制信号。
[0046]
s3：所述调制信号控制整流器vsc-1和逆变器vsc-2各桥臂中绝缘栅双极性晶体管igbt的通断，抑制lcl滤波器谐振。
[0047]
更进一步的，自适应陷波器采用了一种根据电网参数变化更新陷波器系数的算法。首先由电流参考方向来确定并网侧，假设功率正向为功率从直流线路向vsc-2方向传输，功率反向为功率从交流线路向vsc-2方向传输，当功率正向时，则vsc-1侧的自适应陷波器不工作，功率反向时，vsc-2侧的自适应陷波器不工作。根据并网侧初始逆变器参数和采样时间ts计算出谐振频率，根据谐振频率可以得到自适应陷波器系数，再对电网电感进行估计，表示为
[0048][0049]
其中，u
pccd
、u
pccq
和i
gd
、i
gq
分别为公共耦合点电压u
pcc
和并网电流ig在d轴和q轴的分量。
[0050]
应说明的是，所得估计值与实际电网电感差值反馈给自适应陷波器，这样就可以根据电网阻抗实时调整自适应陷波器的系数，从而实现更精确的滤波效果，最终根据自适应陷波器得到所需的调制信号。
[0051]
实施例2
[0052]
参照图5-6，为本发明的第二个实施例，为了对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择的不同方法和采用本方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。
[0053]
基于传统陷波器的电网电流控制策略主要包括以下几个步骤：
[0054]
通过锁相环获取电网电压相位，并计算得到电网电流基准值；
[0055]
将计算所得的电网电流基准值经过参考系转换模块，得到电网电流在d轴和q轴的分量；
[0056]
把电网电流给定值与电网电流在d轴和q轴分别合成得到电网电流控制误差，经过一个pi控制器，其输出作为陷波器的输入，根据并网逆变器参数计算出谐振频率，陷波器可以在该频率点迅速衰减输入信号，以此抑制谐振频率处的谐波，最终根据陷波器的输出得到所需的调制信号。
[0057]
如图6和图4所示，采用传统控制器时的并网电流波形存在明显的谐波成分，系统处于不稳定状态，而采用本发明提供方法的并网电流波形就比较平滑，无明显的振荡现象，从该实验数据中可以看出，本发明所提出的方法在系统稳定性提升上相较于目前的方法的优越性能。
[0058]
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
[0059]
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或
以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
[0060]
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
[0061]
如在本技术所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
[0062]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
技术特征：1.一种基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，其特征在于，包括：建立基于lcl滤波器的柔性互联装置；所述装置经过基于自适应陷波器的电网电流控制产生相应的调制信号；所述调制信号控制整流器vsc-1和逆变器vsc-2各桥臂中绝缘栅双极性晶体管igbt的通断，抑制lcl滤波器谐振。2.如权利要求1所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，其特征在于，包括：所述柔性互联装置由2个电压源型换流器以背靠背方式运行的电路构成，其结构包括整流器vsc-1和逆变器vsc-2、直流线路、直流侧稳压电容以及交流滤波器，电压源换流器采用的是三相两电平电压源换流器vsc，每一相都包括上下两个桥臂，共六个桥臂，每个桥臂由绝缘栅双极性晶体管igbt和二极管并联构成，交流滤波器采用的是lcl滤波器，控制回路采用的是基于自适应陷波器的控制方法。3.如权利要求1所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，其特征在于，包括：所述柔性互联装置中并网逆变器使用的是lcl型滤波器，作为逆变器与电网之间的接口。4.如权利要求2所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，其特征在于，包括：所述控制回路中采用锁相环对电网电压的相位进行监测，通过计算得到电网电流正弦参考值。5.如权利要求4所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，其特征在于，包括：所述电网电流的正弦参考值经过参考系转换模块，转换得到电网电流在d轴和q轴的分量。6.如权利要求5所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，其特征在于，包括：将所述在d轴和q轴的分量通过基于自适应陷波器的电网电流控制产生相应的调制信号。7.如权利要求6所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，其特征在于，所述电网电流控制包括：电网电流给定值与电网电流在d轴和q轴的分量分别合成得到电网电流控制误差，经过一个pi控制器，其输出作为自适应陷波器的输入，最终得到所需的调制信号。8.如权利要求7所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，其特征在于，包括：所述自适应陷波器采用了一种根据电网参数变化更新陷波器系数的算法；根据电流方向判断功率传输方向，假设功率正向为功率从直流线路向vsc-2方向传输，功率反向为功率从交流线路向vsc-2方向传输，当功率正向时，则vsc-1侧的自适应陷波器不工作，功率反向时，vsc-2侧的自适应陷波器不工作。9.如权利要求8所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，其特征在于，包括：所述功率正向时，首先获取初始的lcl逆变器参数和采样时间ts，然后计算谐振频率，得到自适应陷波器系数，再对电网电感进行估计，所得估计值与实际电网电感差值反馈给自适应陷波器，根据电网阻抗实时调整自适应陷波器的系数。10.如权利要求9所述的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，其特征在于，包括：所述对电网电感进行估计表示为
其中，u
pccd
、u
pccq
和i
gd
、i
gq
分别为公共耦合点电压u
pcc
和并网电流i
g
在d轴和q轴的分量。
技术总结本发明公开了一种基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法，包括：建立基于LCL滤波器的柔性互联装置；所述装置经过基于自适应陷波器的电网电流控制产生相应的调制信号；所述调制信号控制整流器VSC-1和逆变器VSC-2各桥臂中绝缘栅双极性晶体管IGBT的通断，抑制LCL滤波器谐振。本发明提供的基于自适应陷波器的柔性互联装置稳定性提升的方法采用LCL型滤波器，降低电感量，提高系统动态性能，降低成本。且该方法不需要额外的控制回路，从而最小化测量次数。此外，由于其自适应特性，与传统的控制器相比，该控制器可确保电网阻抗变化下的稳定性。变化下的稳定性。变化下的稳定性。
技术研发人员：李颖 李庆生 王永军 田雨 杨永祥 王磊 吕波 陈青 郝丽萍 罗宁
受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司
技术研发日：2022.07.01
技术公布日：2022/11/1
