[發明專利]自適應提高弱電網條件下LCL型并網逆變器系統穩定性方法

有效

• 申請號: 201710255458.5
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106877401B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 李鵬;武昭;張新宗;孫健
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定);國網北京市電力公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/48
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 杜文茹

1.一種自適應提高弱電網條件下LCL型并網逆變器系統穩定性方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在LCL型并網逆變器系統中加入超前校正環節，并預先配置超前校正環節的參數；

2)利用小信號注入法實時測量電網感抗值L_g；

3)判斷是否需要進行超前校正環節參數整定，若不需要則結束，若需要則整定超前校正環節中超前網絡的分度系數a和時間常數T，整定超前校正環節的調節系數k_a；包括：

(1)計算超前校正環節參數整定前LCL型并網逆變器系統的相角裕量γ₀，超前校正環節參數整定前LCL型并網逆變器系統的開環傳遞函數G_o0(s)表示為：

式中，i_g(s)為并網電流i_g的復數域形式，i_ref(s)為并網電流的基準電流i_ref的復數域形式，K_PWM為脈沖寬度調制的等效增益，G_i(s)為電流控制器的復數域形式，L₁、L₂、C分別為逆變器側電感、電網側電感、濾波電容，L_g為電網感抗，k_c為電容電流有源阻尼系數，s為拉普拉斯算子，j為虛數單位；

電流控制器G_i(s)的表達式如下：

上式中k_p為電流控制器G_i(s)的比例調節系數，k_i為電流控制器G_i(s)的積分調節系數，

將s＝jω_c0代入超前校正環節參數整定前LCL型并網逆變器系統的開環傳遞函數G_o0(s)中，并忽略濾波電容的影響，當|G_o0(jw_c0)|＝1時，得到超前校正環節參數整定前LCL型并網逆變器系統開環截止頻率ω_c0的表達式為：

通過開環截止頻率ω_c0的表達式，得出ω_c0的值，超前校正環節參數整定前LCL型并網逆變器系統的相角裕量γ₀為：

上式中，ω_r為LCL型并網逆變器系統諧振頻率，ω_r的表達式如下：

(2)判斷是否需要進行超前校正環節參數整定，設定LCL型并網逆變器系統的最小相角裕量值為γ_min，當γ₀≥γ_min時，不需要進行整定，則結束；當γ₀＜γ_min時，需要整定，并且令最大相角補償量

(3)整定超前網絡G_a(s)的分度系數a和時間常數T，根據最大相角補償量的數值，由下式得出超前網絡G_a(s)的分度系數a

將最大超前角頻率ω_m設置為超前校正環節參數整定前LCL型并網逆變器系統開環截止頻率ω_c0，即令ω_m＝ω_c0，由下式得出超前網絡G_a(s)的時間常數T

(4)整定超前校正環節的調節系數k_a，首先給出超前校正環節參數整定后LCL型并網逆變器系統的開環傳遞函數G_o1(s)的公式：

將s＝jω_c1代入G_o1(s)公式，并忽略濾波電容的影響，當|G_o1(jw_c1)|＝1時，得到超前校正環節參數整定后LCL型并網逆變器系統開環截止頻率ω_c1的表達式如下：

超前校正環節參數整定后LCL型并網逆變器系統的相頻特性公式如下：

上式中ω為角頻率，記相頻特性在ω₀～ω_g的頻率范圍內峰值對應的頻率為ω_p，其中ω₀為基波頻率，ω_g為相角穿越頻率，得到峰值頻率ω_p的表達式如下：

通過峰值頻率ω_p的表達式解得ω_p的值，將超前校正環節參數整定后LCL型并網逆變器系統開環傳遞函數G_o1(s)的截止頻率表示為ω_c1，令ω_c1＝ω_p，于是根據超前校正環節參數整定后LCL型并網逆變器系統開環截止頻率ω_c1的表達式，得到調節系數k_a的值為：

將整定后的超前校正環節參數a、T、k_a代入超前校正環節，增加了LCL型并網逆變器系統的相角裕量，提高了LCL型并網逆變器系統的穩定性。