[發明專利]帶鎖頻的LCL型三相并網逆變器雙環控制方法

在審

• 申請號: 201710389519.7
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107276117A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 楊旭紅;郭凱;尹聰聰;吳斌;孫克帥;張云飛
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/537;H02M7/5395;H02M1/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種逆變器控制方法，特別涉及一種基于降階諧振調節器的同步鎖頻環技術的LCL型三相并網逆變器雙環控制方法。

背景技術

隨著諸如光伏發電和風力發電等新能源發電技術越來越受到重視，人們對并網逆變技術的關注也日益增加。逆變器在并網運行時常采用電流控制方式，然而一般情況下傳統的L型濾波會產生諸多問題，故LCL型濾波器較為廣泛的應用。同時對于LCL型濾波而言，存在網側電感電流外環、電容電流內環控制和網側電感電流外環、逆變橋側電感電流內環控制等不同控制形式，本發明主要在傳統的網側電感電流外環和電容電流內環控制的基礎上，研究將一種基于降階諧振調節器的同步鎖頻環技術(ROR-FLL)應用于頻率和相位鎖定，以此達到較好的適應電網電壓突變的目的。

當電網電壓突變即處于不平衡狀態時，傳統的鎖相環技術失效，進而包括雙二階廣義積分鎖相環(DSOGI-SPLL)在內的多種改進鎖相環技術相繼被提出。與傳統的鎖相環方案以相位作為控制對象不同，鎖頻環方案以頻率作為控制對象，并能省去傳統鎖相環中PI控制環節，結構簡單且動態性能較好。現階段對于鎖頻環技術的研究主要有基于二階廣義積分器的同步鎖頻環方法(SOGI-FLL)、基于雙二階廣義積分器的同步鎖頻環方法(DSOGI-FLL)、基于級聯二階廣義積分器的同步鎖頻環方法(Cascaded-FLL)以及基于降階諧振調節器的同步鎖頻環方法(ROR-FLL)等。但是二階廣義積分器存在兩個對稱的極點，不具有正、負極性選擇性，導致其正負序分離環節實現較為復雜。

發明內容

本發明是針對LCL型三相并網逆變器鎖頻的問題，提出了一種帶鎖頻的LCL型三相并網逆變器雙環控制方法，用一種基于降階諧振調節器的同步鎖頻環技術(ROR-FLL)取代傳統鎖相環，該方法能夠在保證系統穩定的前提下，在電網電壓突變時，快速鎖定電網電壓的頻率和相位，并能提高并網電流的波形質量，跟蹤精度和功率因數，進而確?？刂葡到y的穩定性和安全可靠運行。

本發明的技術方案為：一種帶鎖頻的LCL型三相并網逆變器雙環控制方法，直流電壓源U_dc輸出通過基于脈沖寬度調制的三相逆變器變為三相交流電，三相交流電通過LCL濾波器濾波后送電網，基于降階諧振調節器的電網電壓三相鎖頻環模塊將跟蹤檢測網側的頻率送入第一和第二兩個坐標變換單元，第一坐標變換單元將三相靜止坐標系下的網側電流檢測信號i_2a,i_2b,i_2c變換成兩相旋轉坐標系下的電流i_2d,i_2q，第二坐標變換單元將三相靜止坐標系下的濾波電容電流檢測信號i_ca,i_cb,i_cc變換成兩相旋轉坐標系下的電流i_cd,i_cq；指令電流i^*_2d和i^*_2q分別與坐標變換后的實際并網電流值i_2d和i_2q進行比較并分別獲取兩相誤差信號，同時將兩相誤差信號分別送入兩個外環PI控制器，經比例積分控制獲取濾波電容電流內環控制的給定參考信號，再與實際濾波電容電流i_cd和i_cq做差獲取兩相誤差信號，同時此兩相誤差信號經兩個內環比例調節器P獲取兩相旋轉坐標系下的PWM觸發信號；最后再經Park反變換，獲取三相靜止坐標系下的PWM觸發信號，該PWM觸發信號經驅動電路后控制并網逆變器開關管的接通與關斷，進而控制并網逆變系統輸出電流的幅值、相位以及電流質量。

所述基于降階諧振調節器的電網電壓三相鎖頻環模塊檢測電網側三相電網電壓v_abc，首先經Clarke變換，得到兩相靜止αβ坐標系下的電壓v_α和v_β；然后該兩相電壓作為指令值，與分離出來的對應相正負序分量之和做差，獲取兩相誤差信號ε_vα和ε_vβ，兩相誤差信號ε_vα和ε_vβ經過積分系數與反饋頻率一起實現正負序分離；誤差信號ε_vα進入頻率鎖定環節，通過負增益系數為-δ的積分器實現電網頻率實時跟蹤，同時將電網電壓額定頻率ω_ff＝50Hz作為前饋項以加快系統動態響應，頻率鎖定環節輸出角頻率ω′，作為反饋頻率送入降階諧振調節器。