(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210711633.8 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 湖南工业大 学 地址 412000 湖南省株洲市天元区泰山路 88号 (72)发明人 李圣清　黄思敏　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 专利代理师 刘翔 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕 度的方法 (57)摘要 本发明涉及弱电网下光伏并网逆变器稳定 性技术领域， 更具体的说是涉及一种弱电网下提 高光伏并网逆变器稳定裕度的方法； 本发明公开 了一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度 的方法， 包括： S1： 对含复系数滤波器锁相环结构 (CCF‑PLL)和电网电压前馈(GVF)的并网逆变器 系统进行输出导纳建模； S2： 对S1中建立的输出 导纳模型进行稳定性分析， 得出系统在弱电网下 不稳定是由于GVF引入的负导纳造成系统相位超 前； S3： 针对S2的问题， 用全通滤波器对其逆变器 总输出导纳相位进行滞后校正， 提高系统在弱电 网下的稳定裕度， 增强系统稳定性。 权利要求书3页 说明书8页 附图6页 CN 115207968 A 2022.10.18 CN 115207968 A 1.一种弱电网下提高光伏并 网逆变器稳定裕度的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 将整个系 统简化为一个戴维南等效电路， 并将电网侧与逆变器侧通过PCC相连， 得 到逆变器等效输出导纳为Yi(s)、 CCF‑PLL导纳为Yp(s)以及GVF导纳为Yv(s)， 其导纳的表达 式分别为： 其中Gf、 Gc、 G1、 G2、 GPLL、 GCCF分别为Gf(s)、 Gc(s)、 G1(s)、 G2(s)、 GPLL(s)、 GCCF(s)的简写形 式， Gf(s)为传统电网电压比例前馈， Gc(s)表示为准比例谐振控制器参数， G1(s)、 G2(s)为电 流环中等效变换后的传递函数， GPLL(s)为SRF ‑PLL的传递函数， GCCF(s)为CCF的传递函数， Ir 为并网电流ig参考值， 其幅值由外 部给定， H1为ig的反馈系数； 根据上述建立的戴维南 等效电路， 可 得逆变器系统总输出导纳Yo(s)的表达式为： Yo(s)＝Yp(s)+Yi(s)+Yv(s) 不计GVF时的总输出导纳Yo1(s)的表达式为： Yo1(s)＝Yp(s)+Yi(s)； S2： 根据S1建立的戴维南等效电路以及逆变器系统总输出导纳Yo(s)的表达式， 推导变 换得出并网电流表达式为： 其中Yo为Yo(s)的简写形式， Yo为逆变器系统总输出导纳， Yg为电网抗阻， ug为电网电 压； 由上式在理想的并网系统分析知， 系统在并网逆变器输出阻抗与电网阻抗交点频率fc 处具有足够的相位裕度， 其相位裕度的表达式为： 式中 分别为电网阻抗交点频率fc下电网导纳Yg与逆变器输出导纳Yinv的相 位； 根据上述相位裕度表达式结合逆变器系统总输出导纳进行分析， 得出系统在弱电网下 不稳定是由于GVF引入的负导纳造成系统相位超前； S3： 用全通滤波器校正逆变器总输出导纳的相位， 设计控制参数， 用以提高系统在弱电 网下的稳定裕度， 其中全通滤波器传递 函数为： 上式k为全频率段内的固定幅值增益， k取为1， 防止影响 改进后系统的幅值， a为相位补 偿系数； 此时， 加入所提前馈环 节后， 电压前馈导纳的表达式为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115207968 A 2GAF为GAF(s)的简写形式。 2.根据权利要求1所述的一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法， 其特征 在于， 所述 步骤S1的戴维南 等效电路中， 并 网电流ig(s)表达式为： 其中upcc为共耦点电压 。 3.根据权利要求1所述的一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法， 其特征 在于， 所述 步骤S1中传统电网电压比例前馈Gf(s)的表达式为1/kpwm， kpwm为逆变器增益。 4.根据权利要求1所述的一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法， 其特征 在于， 所述 步骤S1中准比例谐振 控制器参数Gc(s)的表达式为： Gc(s)＝kp+2krωis/(s2+2ωis+ω02) 式中kp为Gc(s)的比例系数， kr为Gc(s)的谐振系数， ωi为Gc(s)的带宽系数。 5.根据权利要求1所述的一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法， 其特征 在于， 所述 步骤S1中电流环中等效变换后的传递 函数G1(s)、 G2(s)的表达式分别为： 其中kc、 Cf、 S分别为电容电流的反馈系数、 电容、 拉普拉斯算子， L1、 L2分别滤波器的逆变 器侧电感、 网侧电感。 6.根据根据权利要求1所述的一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法， 其 特征在于， 所述 步骤S1中SRF ‑PLL的传递函数GPLL(s)的表达式为： 其中kpp为锁相环的比例系数， kpi为锁相环的积分系数， ω0为基波角频率。 7.根据根据权利要求1所述的一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法， 其 特征在于， 基于所述 步骤S1中C CF的传递 函数GCCF(s)的表达式为： 其中kCCF表示为复系数 滤波器自适应调节系数。 8.根据权利要求1所述的一种弱电网下提高光伏并网逆变器稳定裕度的方法， 其特征 在于， 所述步骤S2中相位裕度的表达式内 在全频段上都为 ‑90°， 此时， 相位裕度的表 达 式可变换为： 由上式可以看出， 小于90°才能保证并 网逆变器的稳定性。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115207968 A 3