[發明專利]一種三相SVPWM并網逆變器的改進解耦控制方法

在審

• 申請號: 201610585667.1
• 申請日: 2016-07-21
• 公開（公告）號: CN107645175A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 申茂軍
• 申請（專利權）人: 申茂軍
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種三相SVPWM并網逆變器，尤其涉及一種三相SVPWM并網逆變器的改進解耦控制方法。

背景技術

近年來，隨著環境污染的日益加劇和化石能源的不斷緊缺，太陽能、燃料電池和風能等可再生能源由于清潔安全、無污染、可再生等特點已成為當今研究的熱點。太陽能電池和燃料電池等的輸出為直流電，風力發電機的輸出為頻率隨風速變化的交流電，而電網電壓為恒定的交流電，因此，并網逆變器成為分布式發電系統中的重要組成部分。

基于LCL濾波和空間矢量脈沖寬度調制(SVPWM)的并網逆變器由于具有直流電壓利用率高、電網電流總諧波畸變率(THD)低、無靜差調節、直軸和交軸電流可實現解耦控制等優點在中、大功率場合得到廣泛應用。但傳統SVPWM控制方法是通過電網電流的交軸和直軸分量分別乘以總濾波電感感抗后注入直軸和交軸電流控制器實現解耦控制的，因此，若電網電流存在諧波，將導致電網電流交軸和直軸分量脈動相互影響，進一步降低了電網電流波形質量。此外，當電網參考電流變化時，三相橋臂的直軸和交軸參考電壓無法直接反映電網參考電流的變化，從而導致系統動態響應速度變慢。

發明內容

為了克服傳統控制方法存在的難題，本發明提出一種三相SVPWM并網逆變器的改進解耦控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明將電網參考電流的直軸和交軸分量分別代替電網電流控制器解耦分量中電網電流的直軸和交軸分量。

三相SVPWM并網逆變器的改進解耦控制方法，包括逆變器主電路、解耦控制、SVPWM調制三個部分。

所述逆變器主電路由六個IGBT反并聯二極管的橋式電路、LCL濾波器組成。

所述解耦控制將和分別代替電網電流控制器解耦分量中的i_gd和i_gq。

所述SVPWM調制根據αβ坐標系下的電壓分量作為調制信號。

本發明的有益效果是：改進控制方法由于解耦分量引入的是和直接反映電網參考電流的變化，從而提高了系統的動態響應速度。電網電流波形質量高，解耦分量不存在電網電流的脈動分量。因此本發明將直軸和交軸參考電流分別代替電網電流控制器解耦分量中的電網電流直軸和交軸分量，就可以提高電網電流波形質量和系統的動態響應速度。

附圖說明

圖1并網逆變器結構框圖。

圖2傳統控制方法解耦原理。

圖3改進控制方法解耦原理。

具體實施方案

由于傳統三相空間矢量脈沖寬度調制(SVPWM)并網逆變器的電網電流解耦控制方法，是通過電網電流負的交軸分量和正的直軸分量分別乘以總濾波電感感抗后加到直軸和交軸電流控制器的輸出上實現的，因此，電網電流的直軸和交軸脈動分量會影響電網電流的波形質量；同時，三相橋臂直軸和交軸參考電壓無法直接反映電網參考電流的變化，從而導致系統動態響應速度慢。為了解決上述問題，可將參考電流的直軸和交軸分量分別代替電網電流控制器解耦分量中的電網電流直軸和交軸分量。

圖1中，PLL為鎖相環；ω為電網電壓角頻率；U_in為輸入電壓；L₁和L₂分別為逆變器側和網側的濾波電感；C_f為輸出濾波電容；i_ga，i_gb，i_gc分別為A，B，C相的電網電流；u_ga，u_gb，u_gc分別為A，B，C相的電網電壓；u_gd和u_gq分別為電網電壓經過abc/dq變換后的直軸和交軸電壓；和分別為逆變器三相橋臂輸出的直軸和交軸參考電壓；和分別為電網參考電流的直軸和交軸分量(由機柜的控制面板產生)，參考方向如圖。

由于LCL濾波器和單L濾波器低頻特性相同，因此，基于LCL濾波器的三相并網逆變器在低頻段可看做是基于單L濾波器的三相并網逆變器，從而由圖1可得LCL濾波器三相并網逆變器在dq旋轉坐標系下的三相橋臂輸出的直軸和交軸電壓u_d和u_q。為了實現直軸和交軸電流的解耦控制，應在直軸和交軸電流比例—積分PI調節器的輸出上分別加上-ωLi_gq和ωLi_gd。

圖3中，將和分別代替電網電流控制器解耦分量中的i_gd和i_gq。在純阻性、純感性和純容性負載下，2種控制方法都實現了直軸和交軸的解耦控制，但傳統控制方法的直軸和交軸參考電壓和的脈動比改進控制方法大，傳統控制方法p和q的脈動比改進控制方法大。