[發(fā)明專利]一種基于電容電流反饋的有源阻尼控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710433329.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN107317495A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉進(jìn)軍;劉騰;劉增;屠一鳴;劉自鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/48
• 分類號(hào): H02M7/48;H02M1/12;H02J3/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字控制及電力電子變流器系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究領(lǐng)域，涉及一種基于電容電流反饋的有源阻尼控制方法。

背景技術(shù)

近年來，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)重。為了解決上述問題，以風(fēng)力、光伏為代表的可再生能源得到了大規(guī)模的開發(fā)和利用，從而使得將新能源發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)所需要的并網(wǎng)電壓源型逆變器獲得了廣泛的應(yīng)用。電壓源型逆變器大都采用全控型電力電子開關(guān)器件配合PWM調(diào)制策略進(jìn)行工作。因此，為提高并網(wǎng)點(diǎn)的電能質(zhì)量，減少開關(guān)次紋波，逆變器與電網(wǎng)之間的濾波器就必不可少。與傳統(tǒng)的L型濾波器相比，LCL型濾波器在體積和成本相當(dāng)?shù)那闆r下可以提供更加優(yōu)秀的開關(guān)紋波抑制能力。這一特點(diǎn)使得其在保障并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量的同時(shí)節(jié)省了成本和占地面積，從而獲得工程應(yīng)用的青睞。然而LCL濾波器固有的諧振特性限制了逆變器系統(tǒng)中電流控制器的設(shè)計(jì)，嚴(yán)重時(shí)甚至威脅系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

近來，國內(nèi)外對(duì)抑制LCL濾波器諧振的方法主要可以分為兩類：無源阻尼和有源阻尼控制方法。其中，無源阻尼的控制方法是通過直接在濾波網(wǎng)絡(luò)中串聯(lián)或并聯(lián)接入無源電阻，該方法實(shí)現(xiàn)簡單，可靠性高且魯棒性較強(qiáng)。然而該方法會(huì)產(chǎn)生額外的能量損耗，尤其在高壓大功率場合，該損耗還會(huì)帶來散熱方面的問題。對(duì)于有源阻尼方法，其又可分為兩類：基于數(shù)字濾波的有源阻尼和基于狀態(tài)變量反饋的有源阻尼。基于數(shù)字濾波的有源阻尼方法是通過在控制環(huán)路中直接引入數(shù)字濾波器達(dá)到“濾除”LCL諧振峰的目的。該類方法控制結(jié)構(gòu)簡單，且不需額外的傳感器。但設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器需已知系統(tǒng)參數(shù)，且阻尼效果對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的變化極其敏感，魯棒性較差。基于狀態(tài)變量反饋的有源阻尼方法是通過檢測濾波網(wǎng)絡(luò)中的狀態(tài)變量形成有源阻尼反饋回路。該方法不產(chǎn)生額外損耗且魯棒性強(qiáng)。目前，基于比例電容電流反饋的有源阻尼方法因阻尼控制器結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)方法成熟而被廣泛應(yīng)用。然而，因數(shù)字控制器中延時(shí)的影響，導(dǎo)致當(dāng)LCL濾波器諧振頻率大于1/6倍的系統(tǒng)采樣頻率時(shí)該有源阻尼方法失效的問題，進(jìn)而使得LCL濾波器諧振頻率的選取必須小于某一特定值，無故增加了LCL濾波器的體積和成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種基于電容電流反饋的有源阻尼控制方法，該方法能夠有效的抵消數(shù)字控制器中額延時(shí)，擴(kuò)寬LCL濾波器諧振頻率的選取范圍。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的基于電容電流反饋的有源阻尼控制方法，用于三相交流電壓源型逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)中，包括以下步驟：

1)生成并網(wǎng)逆變器調(diào)制波初始指令v_{ma0_ref}、v_{mb0_ref}及v_{mc0_ref}；

2)檢測三相交流電壓源型逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)中LCL濾波器的電容電流i_cfa、i_cfb及i_cfc，再將三相交流電壓源型逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)中LCL濾波器的電容電流i_cfa、i_cfb及i_cfc進(jìn)行三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的Clark變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下濾波電容電流實(shí)際值i_cfα及i_cfβ；

3)構(gòu)建二階超前-滯后補(bǔ)償器的s域傳遞函數(shù)，再將二階超前-滯后補(bǔ)償器的s域傳遞函數(shù)進(jìn)行離散化，得二階超前-滯后補(bǔ)償器的s域傳遞函數(shù)在數(shù)字控制器中的實(shí)現(xiàn)形式，然后將步驟2)得到的兩相靜止坐標(biāo)系下濾波電容電流實(shí)際值i_cfα及i_cfβ作為二階超前-滯后補(bǔ)償器的輸入帶入數(shù)字控制器中，并根據(jù)數(shù)字控制器的輸出計(jì)算有源阻尼控制信號(hào)v_{ad_a}、v_{ad_b}及v_{ad_c}；

4)根據(jù)步驟1)得到的并網(wǎng)逆變器調(diào)制波初始指令v_{ma0_ref}、v_{mb0_ref}及v_{mc0_ref}及步驟3)得到的有源阻尼控制信號(hào)v_{ad_a}、v_{ad_b}及v_{ad_c}得驅(qū)動(dòng)信號(hào)，然后根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制三相交流電壓源型逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)中的各并網(wǎng)逆變器開關(guān)器件，完成基于電容電流反饋的有源阻尼控制。

步驟1)的具體操作為：