[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

本發明公開了一種基于電壓前饋和復合電流控制的逆變器控制方法，首先信號采集，然后通過無差拍控制得到參考電壓，再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。本發明中在按照無差拍控制得到參考電壓過程中利用公共連接點PCC的電壓預測值作為電壓前饋并采用了復合電流控制，可以避免LCL濾波器發生諧振，提高了控制算法的控制精度。與此同時，該控制方法不受電網電壓畸變的影響，能有效地提高逆變器并網電流的控制精度，提高控制系統的魯棒性，保證系統的安全穩定運行。

技術領域

本發明涉及一種并網變流器的控制方法，特別涉及一種基于電壓饋和復合電流控制的控制策略。

背景技術

近年來，能源緊缺、環境污染等問題日益嚴重。因此，太陽能、風能、氫能等新能源的開發利用日漸加快，新型分布式發電技術也越來越受到人們的重視。在分布式并網發電系統中，逆變器在可再生能源轉換裝置與電網間起到了必不可少的接口作用，并成為分布式發電系統中極其重要的組成部分。與此同時，由于脈寬調制(pulse width modulation，PWM)控制策略會產生高頻開關諧波，故需要在交流側采用濾波器進行濾波。常用的濾波器結構包括單L、LC和LCL濾波器。其中LCL濾波器以其體積小、成本低、對高頻電流諧波衰減度高的優勢，廣泛應用于單相和三相并網逆變器的交流側。

傳統意義上，LCL濾波器相比與單個電感濾波器有著較小的尺寸，較小的損耗，這對提高逆變器的功率密度和效率十分有益。然而，基于LCL濾波器的并網逆變器控制復雜，LCL濾波器同時存在著較嚴重的諧振現象。諧振電流引起逆變器注入電網電流的高度畸變，影響系統的電能質量。為了抑制諧振，被動阻尼已經在多個產品化的并網逆變器產品中取得了應用。然而，被動阻尼存在著功率損失，降低系統的效率。一種新的替代思路是主動阻尼，即通過電力電子變流器的實時控制來為系統提供阻尼。比如，有學者提出一種基于校正網絡來抑制濾波器諧振電流的新型控制方法。但是，這個方法需要精確知曉系統的電路參數，當電網阻抗有變化時，控制精度容易受到影響，同時控制參數設計復雜。有學者提出了一種基于加權電流反饋的并網逆變器控制方法，取得了較好的效果。然而，這種控制策略還存在一些局限性：首先，加權電流反饋控制不直接控制網側電流，在LCL濾波器電容量較大時，網側電流控制存在著明顯的誤差。另外，LCL電容量的增加降低了LCL濾波器諧振的特征頻率。在這種特定情況下，加權平均電流控制的有效性有待驗證。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于電壓前饋和復合電流控制的逆變器控制方法，避免LCL濾波器發生諧振，提高控制算法的控制精度。與此同時提高控制算法的魯棒性，從控制策略不受電網電壓畸變的影響。

為了解決上述技術問題，本發明提出的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；

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、輸出三相電流值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；

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；