[發(fā)明專利]一種分頻段輸出阻抗塑造的并聯(lián)逆變單元控制方法

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• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111865057A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海春;費(fèi)濤;溫鵬召;豐瀚麟;謝少軍;陳文明
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);南京麥格安倍電氣科技有限公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M7/48;H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發(fā)明公開了一種分頻段輸出阻抗塑造的并聯(lián)逆變單元控制方法，并聯(lián)逆變單元采用LCL型輸出濾波器，采樣LCL型輸出濾波器電容電壓信號、逆變器側(cè)電感電流信號和負(fù)載側(cè)電感電流信號；采用電容電壓外環(huán)和逆變器側(cè)電感電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方案，其中逆變器側(cè)電感電流內(nèi)環(huán)采用比例控制，電容電壓外環(huán)采用并聯(lián)的以基波和多個(gè)奇次諧波為中心頻率的諧振控制器，并在各個(gè)諧振控制器的電壓基準(zhǔn)上引入負(fù)載側(cè)電感電流前饋。本發(fā)明采用阻抗重塑思想對LCL型并聯(lián)逆變單元進(jìn)行分頻段輸出阻抗塑造，重塑LCL型濾波逆變單元的基波和諧波輸出阻抗，使其在各頻段內(nèi)滿足實(shí)際并聯(lián)的阻抗特性需求，從而實(shí)現(xiàn)了良好的環(huán)流抑制和波形質(zhì)量控制效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子變換器控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種并聯(lián)逆變單元控制方法。

背景技術(shù)

逆變器是將直流電變換為交流電的電能變換裝置，在應(yīng)急供電、不停電電源、變頻電源、獨(dú)立微電網(wǎng)及新能源并網(wǎng)發(fā)電等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。逆變電源并聯(lián)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)二個(gè)或多個(gè)逆變單元并聯(lián)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)擴(kuò)容、提高冗余性，得到了廣泛的研究和應(yīng)用。

逆變器并聯(lián)技術(shù)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)并聯(lián)逆變單元的有功和無功功率均分，避免并聯(lián)逆變單元間的環(huán)流，包括基波環(huán)流、低次諧波環(huán)流和高次諧波環(huán)流，保證并聯(lián)逆變系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和輸出電能質(zhì)量。輸出阻抗重塑和下垂控制等技術(shù)是無互連線逆變器并聯(lián)控制的常用技術(shù)，但現(xiàn)有技術(shù)仍然存在一定的缺陷。由于逆變器的基波輸出阻抗通常不是純感抗，基于有功-頻率、無功-電壓的簡單解耦下垂控制功率分配效果不理想，雖然在解耦控制策略中可以考慮線路電阻的影響，但改進(jìn)的解耦下垂控制較復(fù)雜且效果也受限。阻抗重塑可以根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)的性能要求將并聯(lián)逆變單元輸出阻抗塑造為期望的阻抗值，進(jìn)而提高下垂控制性能，但傳統(tǒng)的輸出阻抗重塑只能重塑逆變器控制帶寬內(nèi)的阻抗，只能控制控制帶寬內(nèi)的環(huán)流，難以控制控制帶寬外的環(huán)流，如開關(guān)頻率次及其附近頻率的諧波環(huán)流。

針對應(yīng)急供電、不停電電源、變頻電源及獨(dú)立微電網(wǎng)等離網(wǎng)應(yīng)用場合，借鑒并網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛采用的LCL濾波并網(wǎng)逆變器，在離網(wǎng)并聯(lián)系統(tǒng)中采用LCL濾波的逆變單元代替?zhèn)鹘y(tǒng)的LC濾波并聯(lián)逆變單元，以增大逆變模塊等效輸出阻抗，尤其是高頻處等效輸出阻抗，可以更好地抑制高頻環(huán)流，同時(shí)，LCL濾波逆變單元的負(fù)載側(cè)電感也改變了逆變器等效輸出阻抗角，便于采用簡單解耦的下垂控制的實(shí)現(xiàn)。然而，如果采用濾波電容電壓反饋控制，在離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，基于LCL濾波的并聯(lián)逆變單元的輸出電壓質(zhì)量容易受到負(fù)載的影響，尤其是非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流在負(fù)載側(cè)電感上會(huì)產(chǎn)生較大的諧波電壓，使輸出電壓出現(xiàn)較大的諧波畸變，因此難以保證并聯(lián)系統(tǒng)的輸出電壓質(zhì)量。采用負(fù)載電壓反饋控制方法可以讓并聯(lián)逆變系統(tǒng)的輸出特性變硬，從而提高波形質(zhì)量，但是這種控制方法使得輸出阻抗很小，導(dǎo)致逆變器間因輸出幅值、相位差異引起的環(huán)流難以抑制，而且全頻段低阻抗的輸出特性使這種并聯(lián)系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)解耦的下垂控制。因此常規(guī)控制方法下LCL型濾波逆變單元在環(huán)流抑制和電壓波形控制兩方面難以兼顧，使得離網(wǎng)應(yīng)用場合難以使用LCL型濾波逆變單元。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述背景技術(shù)提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種分頻段輸出阻抗塑造的并聯(lián)逆變單元控制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種分頻段輸出阻抗塑造的并聯(lián)逆變單元控制方法，并聯(lián)逆變單元采用LCL型輸出濾波器，采樣LCL型輸出濾波器電容電壓信號、逆變器側(cè)電感電流信號和負(fù)載側(cè)電感電流信號；采用電容電壓外環(huán)和逆變器側(cè)電感電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方案，其中逆變器側(cè)電感電流內(nèi)環(huán)采用比例控制，電容電壓外環(huán)采用并聯(lián)的以基波和多個(gè)奇次諧波為中心頻率的諧振控制器，并在各個(gè)諧振控制器的電壓基準(zhǔn)上引入負(fù)載側(cè)電感電流前饋。

進(jìn)一步地，所述諧振控制器的表達(dá)式如下：