[發明專利]一種LCL型三電平并網逆變器的無差拍控制方法

有效

• 申請號: 201710575253.5
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107359804B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 黃駿翅;楊林;曾江
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁

本發明為LCL型三電平并網逆變器的無差拍控制方法，定義I(k)和C(k)，并對其進行初始化；然后計算電容誤差電壓、電容誤差電流以及逆變橋側誤差電流，依次計算逆變器參考電壓、I(k)和C(k)；選取PWM的極性sign，當C(k)大于等于零時sign為1，反之sign為?1；求取無差拍方程的解x(k)，用x(k)求解調制信號u_r(k)。本發明減小了因諧波電容的分流作用所造成的電流控制誤差，同時大大提高了LCL型三電平并網逆變器電流跟蹤的動態性能。

技術領域

本發明涉及一種應用于LCL型三電平并網逆變器的電流控制策略，特別是一種LCL型三電平并網逆變器的無差拍控制方法。

背景技術

為了抑制PWM整流器開關頻率以上的入網電流諧波，可通過加大網側濾波電感的值，但濾波電感量的增加將影響系統的動態性能。1995年，M.Lindgen和J.Svensson首先提出了用一個三階LCL濾波器代替原有的單電感濾波器，來解決上述問題。LCL濾波器的阻抗值與流過的電流頻率成反比，頻率越高，阻抗越小，所以可以濾除高頻諧波。然而，諧波電容的分流作用，使整流器的電流控制系統由一階變為三階，控制更為復雜。現有的電流控制策略有比例多諧振控制、重復控制和無差拍控制等。比例諧振控制器通過設定其諧振頻率，能實現在固定頻率處的環路增益無窮大，從而實現對諧振頻率處的電流的跟蹤，但實際上并網逆變器的公共并網點(point of common coupling，PCC)的電壓頻率會有波動，導致比例多諧振控制器無法準確跟蹤PCC頻率倍數關系的電流。重復控制為基于內模原理，根據每個開關周期給定與反饋信號的誤差確定所需的校正信號，然后在下一基波周期同一時間將此信號疊加在原控制信號上，以消除以后各周期中將出現的重復性畸變，但其動態性能差，消除干擾對輸出的影響至少要一個參考周期。20世紀60年代，Kalman最早提出了無差拍控制，在80年代中期開始將其用于逆變器控制。無差拍電流控制是數字控制特有的控制方式，在每個開關周期內根據被控對象的數學模型以及當前時刻的采樣值，計算整流器在下一個開關周期的占空比，使被控電流在一拍內實現對指令電流的跟蹤，其優點在于數學推導嚴密，跟蹤無過沖、動態性能好、算法易于數字實現等。但現有的電流無差拍控制器都是基于單電感濾波器的，因三階數學模型的復雜性，極少文獻對LCL濾波的整流器電流無差拍控制進行研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種LCL型三電平并網逆變器的無差拍控制方法，以克服現有技術中存在的缺陷。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：LCL型三電平并網逆變器的無差拍控制方法，包括以下步驟：

步驟S1：初始化，令k＝1，I(0)＝0，C(0)＝0；其中，I(k)、C(k)的定義分別如下式：

式中，L₁為逆變橋側電感；L₂為電網側電感；C為濾波電容；E為逆變器直流側電壓值；△u_C(k)為電容誤差電壓；△i_C(k)為電容誤差電流；△i₁(k)為逆變橋側誤差電流；u₁^*(k)為逆變器參考電壓；Ts為開關周期；ω為LCL濾波器的諧振角頻率，其表達式為：

步驟S2：計算電容誤差電壓△u_C(k)、電容誤差電流△i_C(k)以及逆變橋側誤差電流△i₁(k)，按以下兩步驟進行：

步驟S21：計算在當前電網電壓u_s(k)下，電網側電流i₂(k)等于參考電流i_2ref(k)時，濾波電容C上的電容參考電壓u_Cref(k)、電容參考電流i_Cref(k)以及逆變橋側參考電流i_1ref(k)，其計算公式如下：