[發明專利]基于指令前饋的三相LCL型聯網變換器復合控制系統及方法

有效

• 申請號: 202011176199.5
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112217378B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 彭力;康勇;林新春;吳偉標;許科
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/12;H02M7/44;H02M5/04;H02J3/38;G05B11/42
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種基于指令前饋的三相LCL型聯網變換器復合控制系統及方法，屬于三相LCL型聯網變換器領域，系統包括四個加法器、兩個積分器、兩個補償器和兩個前饋校正器；其中，第一積分器輸入端連接第一加法器輸出端，第三加法器的第一輸入端連接第一積分器輸出端，第二輸入端連接第一補償器輸出端，第三輸入端連接第一前饋校正器輸出端；第三加法器輸出d軸調制信號；第二積分器輸入端連接第二加法器輸出端，第四加法器第一輸入端連接第二積分器輸出端，第二輸入端連接第二補償器輸出端，第三輸入端連接至第二前饋校正器輸出端；第四加法器輸出q軸調制信號。該系統具有穩定性好、穩態精度高、動態響應波動小以及速度快的特點。

技術領域

本發明屬于三相LCL型聯網變換器領域，更具體地，涉及一種基于指令前饋的三相LCL型聯網變換器復合控制系統及方法。

背景技術

有源電力濾波器及并網逆變器等聯網設備可統稱為聯網變換器。考慮到聯網變換器一般為三線制，為實現有功及無功功率的獨立控制，通常在實施控制時選擇在旋轉坐標系下控制。然而，PARK變換會導致被控對象的旋轉坐標軸之間引入耦合項，特別是LCL型濾波器，其耦合項更為復雜，解耦難度也遠超過L型濾波器。而且，LCL型濾波器存在自身諧振峰問題，導致自身阻尼弱的問題。

針對三相LCL型聯網變換器的耦合問題，現有文獻大多采用簡化解耦或現代控制等方法處理。簡化解耦方法是把LCL濾波器看成L型濾波器，此時解耦反饋函數一般僅為比例項，易于實現。但由于其僅為對耦合的簡化處理，未充分考慮被控對象全部狀態信息，故解耦效果有限，系統輸出仍會受到耦合擾動的影響。而反饋線性化等現代控制方法雖然解耦效果顯著，但一般需要采樣多個狀態變量。盡管可以通過狀態觀測器代替對實際電量的采樣以降低硬件成本，但另一方面，現代控制理論及設計過程往往非常復雜，而且控制系統存在三個以上的分立閉環結構，狀態觀測器的使用進一步增加了控制算法的復雜度，降低算法的可靠性。

針對三相LCL型聯網變換器的弱阻尼問題，現有文獻大多采用電容電流比例反饋方法處理。但是在參數設計過程中，并沒有同時考慮解耦部分帶來的相互影響。此外，外環電流控制器參數設計需要反復多次試湊或波特圖方法，且控制效果不一定能達到最佳。

因此，受制于現有解耦控制的不足，LCL型聯網變換器的有功及無功傳輸較難獨立控制。且由于自身阻尼弱，LCL型聯網變換器的穩定性能也不佳。這些因素極大限制了LCL型聯網變換器的實際應用與推廣。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種基于指令前饋的三相LCL型聯網變換器復合控制系統及方法，其目的在于解決現有技術中由于LCL型聯網變換器在dq軸旋轉坐標系實施控制時引入的耦合問題以及LCL濾波器自身阻尼弱的問題。