[發明專利]一種LCL型逆變器的魯棒延時補償并網控制方法

有效

• 申請號: 201510480982.3
• 申請日: 2015-08-07
• 公開（公告）號: CN105244919B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 陳燕東;楊苓;羅安;周樂明;陳智勇;周小平;伍文華;懷坤山
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 馬強,王娟

技術領域

本發明涉及新能源分布式發電領域，特別是一種LCL型逆變器的魯棒延時補償并網控制方法。

背景技術

隨著能源危機和環境污染的日益嚴重，新能源分布式發電技術受到了廣泛的關注與研究。其中，并網逆變器是分布式發電系統的核心部分，其采用的高頻功率開關器件會產生高次諧波，將造成諧波污染。因此，并網逆變器與電網之間需濾波器將其衰減或濾除。

相比于L型和LC型并網逆變器，LCL型并網逆變器對高頻諧波電流起到較大的衰減作用。因此，其可以選取較小的電感電容值，得到滿意的濾波效果。但由于濾波電容的分流作用，導致LCL型并網逆變器是一個低阻尼三階系統，容易發生諧振。采用電容電流反饋有源阻尼可以有效地抑制諧振，但在數字控制下，由于控制延時的作用，該策略在諧振頻率等于1/6的采樣頻率時，逆變器無法穩定運行。雖然合適的參數取值可以避免諧振頻率等于1/6的采樣頻率，但電網電阻的不確定性，易造成諧振頻率穿越1/6的采樣頻率，影響系統穩定性。因此，為了增強系統對電網阻抗的魯棒性，并網逆變器的延時補償方法成為數字控制系統的研究熱點之一。

國內文獻提出對被控量進行預測的數學控制方法，把采樣信號修改為下一周期被控量的預測值引入控制環路，該方法雖然補償計算產生的延時，但是不能補償由零階保持器產生的延時。也提出零極點延時補償方法，該方法雖然可以提高系統的魯棒性，但是只能補償由零階保持器產生的延時，不能補償計算產生的延時。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種LCL型逆變器的魯棒延時補償并網控制方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

1)在每個采樣周期的起始點，DSP控制器啟動A/D轉換器，對光伏電壓u_pv、光伏電流i_pv、直流側電壓u_dc、電容電流i_c1、電網電壓u_s、并網電流i_s分別進行采樣，所有采樣數據經A/D轉換器轉換后，通過并行接口送給DSP控制器進行處理；

2)DSP控制器根據光伏電壓u_pv和光伏電流i_pv的瞬時值進行最大功率點跟蹤，并計算出每個采樣周期的有功功率P_pv，同時，DSP控制器利用傅里葉算法DFT計算出每個電網周期內的電網電壓有效值U_s；

3)將直流側參考電壓和直流側電壓u_dc的差值e作為PI控制器的輸入，PI控制器的輸出通過限幅后，獲得直流側穩壓環節的電流幅值指令I_dr^*，其中，PI控制的傳遞函數G_U(s)表達式為：G_U(s)＝k_Ups+k_Ui/s，k_Up是PI控制器的比例系數，其取值范圍為0.1≤k_Up≤20；k_Ui是PI控制器的積分系數，其取值范圍為0.001≤k_Ui≤0.1；s＝jω，j是虛部單位符號，ω為電網角頻率；

4)計算前饋電流幅值指令I_pr^*，其計算公式為：I_pr^*＝k_pvu_pvi_pv/U_s，其中，k_pv為功率前饋比例系數，其取值范圍為1.27≤k_pv≤1.34；

5)將電流幅值指令I_dr^*和前饋電流幅值指令I_pr^*相加合成內環電流幅值指令I_ref^*，將電網電壓同步信號sinωt與I_ref^*相乘，得到該采樣周期內與電網電壓同步的并網電流瞬時值指令