[發明專利]L型并網逆變器并網電流控制的有源阻尼優化方法

有效

• 申請號: 201810167744.0
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108321842B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 張琦;李銳;張永平;任碧瑩;孫向東;安少亮;楊惠
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 張倩

本發明公開了一種L型并網逆變器并網電流控制的有源阻尼優化方法，解決了由于數字控制延時的存在致使控制系統不穩定的問題，同時解決了補償延時帶來的中頻帶相位裕度不足的問題。具體包括以下步驟：根據系統采樣得到電流參考給定值i_{L_ref}與實際電流采樣值i_L的一拍延遲輸出的差值Δi_e。加入電流預測方法，以預測后的電感電流為研究對象，補償了延時環節。在電流環中加入有源阻尼優化方法，其實質是在電流環中加入二階微分反饋環節，解決了有源高頻阻尼方法的加入導致系統的中頻帶不穩定的問題，抑制了系統由延時所引起的諧振峰，提高了系統穩定性，擴大了電流控制增益范圍，減小了系統動態和靜態誤差。

技術領域

本發明屬于電能質量優化的并網電流控制技術領域，具體涉及一種L型并網逆變器并網電流控制的有源阻尼優化方法。

背景技術

由于環境污染、化石能源危機等問題日趨嚴重，為滿足能源需求，新能源得到了廣泛開發與利用，分布式發電系統成為近年來的研究熱點，為實現分布式發電穩定并入電網，并網技術得到快速發展。并網逆變器作為分布式發電的核心部分，要求其必須具有極高的輸出功率因數(PF)以及極低的輸出電流總諧波畸變率(THD)。由于并網系統對電能質量有很高的要求，這就需要對發電系統輸出的電流控制以期達到并網的要求，因此對并網逆變系統控制策略的研究非常有必要。

目前，并網逆變器系統的控制策略繁多，主要分為電流控制、直接功率控制和模擬同步電機控制。為了使并網電流總諧波畸變率滿足并網要求，實現穩定并網，通常選用電流控制來分析系統電能質量。無論電流源還是電壓源變換器，通常都是通過控制電感電流來實現控制，因為電流內環控制增益總是決定著多環控制系統的允許帶寬。因此逆變器輸出電感電流通常被選作內環直接控制對象，電流環的狀態反饋系數或者環路增益決定系統的穩定收斂速度。但是，由于數字控制延遲的存在，限制了系統控制帶寬以及環路增益，使得電流控制面臨很大的挑戰。

數字控制延時包括采樣計算延時和PWM傳遞延時，由于在采樣過程中會給控制系統注入高次諧波，導致系統帶寬和環路增益受限，從而影響系統的穩定性和響應的快速性。為解決該問題，大量的研究工作表明通過改善PI、PR控制器，改進PR控制器、PI-R控制器、PI-VPI控制器來解決電流控制的諧波和跟蹤誤差問題。但是為了消除電流諧波成分，會增加諧振頻率點的數量，使得控制器結構變得復雜。選擇比例控制器控制時，P控制器的參數大小的選擇是有限制的，參數值越大，就會引入高頻諧波問題，甚至導致系統不穩定。參數值越小，會影響穩定裕度，使穩態誤差變大，出現低頻諧波問題，而且增加控制增益和改善系統穩定裕度之間存在矛盾。

發明內容

本發明的目的是提供一種L型并網逆變器并網電流控制的有源阻尼優化方法，解決現有并網逆變器電流環中存在低、高頻諧波問題，以及增加控制增益和改善系統穩定裕度之間存在矛盾的問題。

本發明所采用的技術方案是，L型并網逆變器并網電流控制的有源阻尼優化方法，具體按照以下步驟進行：

步驟1，采用規則采樣法在三角載波谷底采樣直流母線電壓v_dc、逆變器輸出電流值i_L，以及電網三相電壓v_{g_uvw}，將直流母線電壓v_dc和并網電壓v_g的波動所引起的干擾問題視為擾動Δv；

步驟2，計算電流參考給定值i_{L_ref}與逆變器輸出電流值i_L的一拍延遲輸出的差值Δi_e，差值Δi_e經過比例控制器放大后經過0.5拍的PWM延遲，生成PWM信號，驅動開關管；