[發(fā)明專利]單相LCL型并網(wǎng)逆變器無源阻尼控制方法與系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810163171.4
• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN108233424A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 周京華;章小衛(wèi);陳亞愛;宋曉通;溫春雪;胡長斌;樸政國;張貴辰;曹靖
• 申請（專利權）人: 北方工業(yè)大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/5387
• 代理公司: 北京康盛知識產(chǎn)權代理有限公司 11331
• 代理人: 張定花

本公開是關于一種單相LCL型并網(wǎng)逆變器的無源阻尼控制方法與系統(tǒng)，其中該方法包括：通過將建立的數(shù)學方程轉換成單相LCL型并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，對控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)分解成LCL濾波器模型、延遲環(huán)節(jié)模型和電流調(diào)節(jié)器模型之積形式，繪制各環(huán)節(jié)Bode圖，根據(jù)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)以及各環(huán)節(jié)Bode圖分析系統(tǒng)穩(wěn)定性，并對LCL濾波器參數(shù)的設計添加根據(jù)奈奎斯特圖計算的約束條件后，設計系統(tǒng)電流調(diào)節(jié)器參數(shù)，以實現(xiàn)單相LCL型并網(wǎng)逆變器的無源阻尼控制。本公開可在具有數(shù)字系統(tǒng)延時的影響下提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，且無需添加阻尼控制，也無需增加額外傳感器，降低了控制系統(tǒng)的硬件成本。

技術領域

本公開涉及電氣技術領域，具體而言，涉及一種單相LCL型并網(wǎng)逆變器無源阻尼控制方法與系統(tǒng)。

背景技術

隨著分布式發(fā)電方式普遍被社會認可，單相小功率發(fā)電和儲能系統(tǒng)的使用率越來越高，對單相并網(wǎng)逆變器的研究也越來越多。并網(wǎng)逆變器作為發(fā)電和儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)能量交換的通道，其控制技術影響著電網(wǎng)電能質量。并網(wǎng)電流總諧波失真(Total HarmonicDistortion，THD)是評價并網(wǎng)逆變器工作性能的一個重要指標，IEEE Std 1547-2003規(guī)定的并網(wǎng)標準要求THD最大不超過5％。為了提高并網(wǎng)電能質量，并網(wǎng)濾波器常采用LCL型濾波器。相比于L濾波器，LCL濾波器需要的總電感量更小，濾波特性更好，設備成本更低，但是，LCL濾波器作為三階網(wǎng)絡，自身存在諧振問題。

單相LCL型并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流的控制方式主要有網(wǎng)側電流反饋控制方式和逆變器側電流反饋控制方式，其中逆變器側電流反饋控制方式系統(tǒng)更易穩(wěn)定運行，但濾波電容會給系統(tǒng)引入無功，降低并網(wǎng)功率因數(shù)；網(wǎng)側電流反饋控制可以實現(xiàn)系統(tǒng)單位功率因數(shù)運行，但LCL濾波器的諧振問題又使系統(tǒng)無法穩(wěn)定。常用的諧振抑制策略有無源阻尼和有源阻尼兩種，無源阻尼策略中阻尼電阻會增加系統(tǒng)損耗，有源阻尼控制時需要增加電流傳感器，增加系統(tǒng)成本。

由于數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processing，DSP)性能的不斷提高，控制方法越加靈活，并網(wǎng)逆變器多采用數(shù)字控制，但是，數(shù)字控制會給系統(tǒng)帶來1.5拍的延遲，影響系統(tǒng)的高頻特性。而LCL濾波器的諧振頻率也屬于高頻范疇，因此在分析LCL型并網(wǎng)逆變器時，如何在存在系統(tǒng)延遲的情況下保證系統(tǒng)穩(wěn)定是亟待解決的問題。

需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現(xiàn)有技術的信息。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的目的在于提供一種單相LCL型并網(wǎng)逆變器的無源阻尼控制方法與系統(tǒng)，進而至少在一定程度上克服由于相關技術的限制和缺陷而導致的一個或者多個問題。

根據(jù)本公開的一個方面，提供一種單相LCL型并網(wǎng)逆變器的無源阻尼控制方法，包括以下步驟：

步驟S1，建立單相LCL型并網(wǎng)逆變器的數(shù)學方程，將所述數(shù)學方程轉換成單相LCL型并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，所述控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：

其中，K_PWM為并網(wǎng)逆變器的放大倍數(shù)，T_s為采樣周期，G_i(s)為電流調(diào)節(jié)器；

步驟S2，將所述控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)分解為LCL濾波器模型、延遲環(huán)節(jié)模型和電流調(diào)節(jié)器模型之積形式，并繪制LCL濾波器的Bode圖、延遲環(huán)節(jié)的Bode圖和電流調(diào)節(jié)器的Bode圖；