[發明專利]LCL濾波并網逆變器單進網電流采樣的電流控制方法

有效

• 申請號: 201210160219.9
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102709938A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 許津銘;謝少軍;陳文明
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于并網逆變器的進網電流控制領域，特別涉及一種基于單進網電流采樣的單相以及三相LCL濾波并網逆變器進網電流控制方法。

背景技術

隨著新能源分布式并網發電的蓬勃發展，并網逆變器作為其關鍵部分獲得了廣泛的關注。而采用脈寬調制技術的逆變器產生大量的開關頻率次諧波。在逆變器與電網之間接入濾波器可以有效地抑制諧波。LCL濾波器可以實現高效的開關頻率諧波抑制，降低濾波器體積重量，具有較好的應用前景。但高階濾波器諧振現象容易使系統發生振蕩。

由于LCL濾波器具有同L型濾波器相似的低頻特性，有學者嘗試將L型并網電流控制方案應用于LCL系統中。但是，進網電流直接閉環控制會導致大量電流諧波甚至不穩定。也有學者嘗試反饋變換器側電流，但是從根本上來說這種方案是一種間接的進網電流控制方案，難以實現高效的進網控制。總之，雖然單電流控制成本低，但濾波器諧振現象導致系統運行面臨性能差、諧波污染、不可靠等問題。

為抑制濾波器諧振現象，一種簡單方案是在濾波器中串聯或并聯電阻。該無源方案已獲得廣泛應用，但是電阻帶來的損耗并不令人滿意。為了取代無源電阻，有學者采用虛擬阻抗的控制方案實現了諧振抑制；電容電流或電容電壓反饋以及多變量組合的狀態反饋也可實現相似的諧振抑制。以上附加反饋控制的方法統稱有源阻尼，克服了無源方案的缺點，具有較好的應用前景。但是，上述方法均需要額外的高精度電流或電壓傳感器來獲取需要的反饋信息。為此，有學者采用了濾波電容電壓及其電流的觀測方法以降低系統成本，但是該類估測方法依賴于精確的模型，且會對系統響應產生不利影響，影響系統可靠性以及性能。

綜合上述分析，單進網電流閉環控制雖然成本低，但是其性能可靠性均不足；而現有有源阻尼方法雖然可以實現低諧波高質量的進網電流，但是額外的高精度傳感器或觀測方法增加系統成本，降低系統可靠性。

因此，在LCL濾波并網逆變器領域，需要研究一種性能優良、可靠性高、低成本且設計方便的進網電流控制方法。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種LCL濾波并網逆變器單進網電流采樣的電流控制方法，其具有高性能、可靠、低成本、設計方便的優點，適用于單相及三相LCL濾波并網逆變器的進網電流控制、單相及三相LCL濾波并網系統的網側電流控制。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種LCL濾波并網逆變器單進網電流采樣的電流控制方法，步驟是：采樣進網電流，并以該進網電流作為并網逆變器進網電流控制的反饋信號，將所述反饋信號同進網電流控制給定信號進行比較，獲得的誤差電流信號經由電流調節器產生第一輸出信號，同時前述反饋信號經由高通移相環節產生第二輸出信號，將第一、二輸出信號相減，得到的輸出信號作為逆變器開關運行的脈沖寬度調制信號。

采用上述方案后，本發明具有以下特點：

1）實現了高效的LCL濾波器諧振峰的抑制；

2）實現了簡便的LCL濾波并網逆變器的閉環控制設計；

3）實現了良好的穩態以及動態響應；

4）本發明僅需要對進網電流采樣，無需額外的高精度采樣；

5）實現了高性能、可靠、低成本且設計方便的單相以及三相LCL濾波并網系統的進網電流控制。

附圖說明

圖1是本發明所應用的LCL濾波器的單相電路結構圖；

圖2是傳統的采用進網電流單閉環控制的原理圖；

圖3是圖2控制方案下電流調節器輸出至進網電流的幅相特性曲線；

圖4是本發明的基于單進網電流采樣的進網電流閉環控制原理圖；

圖5是圖4控制方案下電流調節器輸出至進網電流的幅相特性曲線；

圖6是圖4控制方案下進網電流給定至進網電流的開環幅相特性曲線；

圖7是圖4控制方案下進網電流給定至進網電流的閉環幅相特性曲線；

圖8是圖4控制方案下進網電流穩態波形圖；

圖9是圖4控制方案下進網電流瞬態波形圖。