[發明專利]一種基于電壓前饋和復合電流控制的逆變器控制方法

有效

• 申請號: 201610223741.5
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105763094B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 何晉偉;梁倍華;王成山
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種基于電壓前饋和復合電流控制的逆變器控制方法，其中，逆變器包括由六個功率開關模塊組成的三相全橋拓撲結構，并通過LCL濾波器連接到公共連接點PCC后再與大電網相連，所述逆變器的直流側連接母線電容，所述LCL濾波器由逆變器側濾波電感、電網側濾波電感和濾波電容組成；其特征在于：

該逆變器控制方法包括以下步驟：

步驟一、在每個采樣周期開始時，所述逆變器采集公共連接點PCC三相電壓值V_PCC、逆變器側的輸出電流值I₁和并網三相電流值I₂，并將其經過克拉克坐標變換后的三相電壓值V_PCC,αβ、輸出三相電流值I_1,αβ和并網三相電流值I_2,αβ，及其模數轉換后的三相電壓值數字量V_PCC,αβ(k)、輸出三相電流數字量I_1,αβ(k)和并網三相電流數字量I_2,αβ(k)發送給逆變器的控制模塊，其中，k代表第k個開關周期時采樣取值，所述三相電壓值V_PCC,αβ、輸出三相電流值I_1,αβ和并網三相電流值I_2,αβ，及其模數轉換后的三相電壓值數字量V_PCC,αβ(k)、輸出三相電流數字量I_1,αβ(k)和并網三相電流數字量I_2,αβ(k)均為各坐標系下各坐標軸的分量幅值；

并由上層調度指令給定有功功率參考P_ref和無功功率參考Q_ref；

步驟二、逆變器的控制模塊按照無差拍控制得到參考電壓

式(1)中，變量k為第k個開關周期，L₁為逆變器側濾波電感、L₂為電網側濾波電感，T_s為控制周期，V_{PCC_ave,αβ}(k)為公共連接點PCC的電壓預測值，I_12,αβ(k)為復合電流，I_ref,αβ(k)為參考電流，I_comp,αβ(k)為補償電流；

公共連接點PCC的電壓預測值V_{PCC_ave,αβ}(k)由當前時刻的公共連接點PCC三相電壓值采樣值V_PCC,αβ(k)與上一時刻的公共連接點PCC三相電壓值采樣值V_PCC,αβ(k-1)計算得到，即：

V_{PCC_ave,αβ}(k)＝1.5V_PCC,αβ(k)-0.5V_PCC,αβ(k-1) (2)

復合電流I_12,αβ(k)由輸出電流I_1,αβ(k)和并網電流I_2,αβ(k)計算得到，即：

I_12,αβ(k)＝β·I_1,αβ(k)+(1-β)·I_2,αβ(k) (3)

式(3)中，β為權重系數，其取決于LCL濾波器的逆變器側濾波電感L₁和電網側濾波電感L₂，即：

公共連接點PCC電壓值V_PCC,αβ(k)由公共連接點PCC電壓值α軸分量V_PCC,α(k)和公共連接點PCC電壓值β軸分量V_PCC,β(k)計算得到，即；

V_PCC,αβ(k)＝V_PCC,α(k)+j·V_PCC,β(k) (5)

參考電流I_ref,αβ(k)由有功功率參考P_ref、無功功率參考Q_ref、公共連接點PCC電壓值α軸分量V_PCC,α(k)和公共連接點PCC電壓值β軸分量V_PCC,β(k)計算得到，即；

式(5)和式(6)中j是虛數單位；

I_comp,αβ(k)＝β·I_cap,αβ(k) (8)

式(7)中I_cap,αβ(k)為濾波電容的電流估計值；變量s為復頻率，h為諧波次數；C_f為濾波電容的電容值，ω₀是基波角頻率，ω₀＝2πf，f＝50Hz；G_det,h(s)為帶通濾波器，即

式(9)中，h為諧波次數，取值1、5、7、11、13次；ω_cut是帶通濾波器的帶寬，取值3～20；

步驟三、逆變器在得到了參考電壓后，按照正弦脈寬調制或者空間矢量脈寬調制，得到開關管的占空比信號，從而控制逆變器開關管的開通與關斷。