[發明專利]基于狀態反饋的鎖相環帶寬自適應并網逆變器控制方法

有效

• 申請號: 201910516333.2
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110311416B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 張興;李明;張軍軍;董瑋
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40;H02M7/5387
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種基于狀態反饋的鎖相環帶寬自適應并網逆變器控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，采集輸出并網電流i_ga、i_gb、i_gc，以及電容電壓u_ca、u_cb、u_cc；

步驟2，根據步驟1采集的電容電壓u_ca、u_cb、u_cc，經三相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的變換方程得到公共耦合點電壓dq軸分量u_cd1、u_cq1；將電容電壓u_ca、u_cb、u_cc經過鎖相環PLL鎖相得到公共耦合點電壓相角θ；

由三相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的變換方程為：

相角θ的計算公式為：

其中ω₀為公共耦合點電壓的額定角頻率，K_{p_PLL}為鎖相環調節器比例調節系數，K_{i_PLL}為鎖相環調節器積分調節系數，s為拉普拉斯算子；

步驟3，根據步驟2得到的電壓相角θ，經過三相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的變換，將步驟1采集的輸出并網電流i_ga、i_gb、i_gc轉化為兩相旋轉坐標系下的輸出并網電流dq分量i_gd和i_gq；

輸出并網電流由三相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的變換方程為：

步驟4，設置輸出并網電流指令信號i_gdref，i_gqref；根據步驟3得到的輸出并網電流dq分量i_gd和i_gq，通過電網電流閉環控制方程得到PI調節器輸出信號u_d和u_q；

電網電流閉環控制方程為：

u_d＝(k_p+k_i/s)·(i_gdref-i_gd)

u_q＝(k_p+k_i/s)·(i_gqref-i_gq)

式中的k_p為電流環PI調節器比例控制系數，k_i為電流環PI調節器積分控制系數；

步驟5，根據步驟2得到的公共耦合點電壓dq軸分量u_cd1、u_cq1，經過基于微分負反饋的狀態反饋環節方程，得到反饋dq分量u_cd2、u_cq2；然后根據步驟4得到的PI調節器輸出信號u_d和u_q，分別減去反饋dq分量u_cd2、u_cq2，得到控制信號u_d1、u_q1；

基于微分負反饋的狀態反饋環節方程為：

式中的ω_r為微分負反饋環節的諧振頻率，K_m為并網逆變器微分負反饋的比例系數，n為并網逆變器微分負反饋的微分階次；

控制信號u_d1、u_q1的計算式為：

u_d1＝u_d-u_cd2

u_q1＝u_q-u_cq2

步驟6，根據步驟2得到的公共耦合點電壓相角θ，將步驟5得到的控制信號u_d1、u_q1經過兩相旋轉坐標系到三相靜止坐標系的變換方程，轉化為三相靜止坐標系下的控制信號分量u_a、u_b、u_c；

兩相旋轉坐標系到三相靜止坐標系的變換方程為：

u_a＝u_d1cosθ-u_q1sinθ

步驟7，根據步驟6得到的三相靜止坐標系下的控制信號分量u_a、u_b、u_c，經過SPWM調制生成逆變器功率器件的開關信號，并通過驅動保護電路控制三相全橋逆變器功率器件的開通和關斷。

2.根據權利要求1所述的一種基于狀態反饋的鎖相環帶寬自適應并網逆變器控制方法，其特征在于，步驟2所述鎖相環調節器比例調節系數K_{p_PLL}和鎖相環調節器積分調節系數K_{i_PLL}的設置步驟如下：

步驟2.1，設置并網逆變器微分負反饋的比例系數K_m、并網逆變器微分負反饋的微分階次n、公共耦合點11次諧波含量臨界值A和公共耦合點13次諧波分量含量臨界值B；給定鎖相環調節器初始參數，所述鎖相環調節器初始參數包括鎖相環調節器初始比例系數K_{p_pll}’和鎖相環調節器初始積分系數K_{i_pll}’；

步驟2.2，采樣并網逆變器公共耦合點電流的11次諧波含量h₁₁和13次諧波含量h₁₃；

步驟2.3，判斷是否滿足條件：h₁₁A且h₁₃B；

若滿足，保持鎖相環調節器初始參數不變，即?。?/p>

K_{p_PLL}＝K_{p_pll}’

K_{i_PLL}＝K_{i_pll}’

若不滿足，則調整鎖相環調節器初始參數的數值，即取：

K_{p_PLL}K_{p_pll}’

K_{i_PLL}K_{i_pll}’。