[發(fā)明專利]LCL型并網(wǎng)逆變器改進(jìn)型加權(quán)平均電流的控制方法

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• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112688586A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳有鵬;李向前;李歡
• 申請（專利權(quán)）人: 河南海格經(jīng)緯信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/12;H02J3/38
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 栗改

本發(fā)明提出了一種LCL型并網(wǎng)逆變器改進(jìn)型加權(quán)平均電流的控制方法，其步驟為：將LCL型濾波器連接在逆變器的主電路的輸出端；將電流給定值與鎖相環(huán)的輸出相位信息相乘得到電流參考信號，電流參考信號在LCL型濾波器的加權(quán)平均電流的反饋信號的作用下得到外環(huán)比例諧振控制器的控制信號；外環(huán)比例諧振控制器輸出的電流信號在濾波電容電流的反饋信號作用后的信號作為內(nèi)環(huán)比例控制器的控制信號，內(nèi)環(huán)比例控制器的輸出信號作為正弦脈寬調(diào)制控制器的參考信號；利用正弦脈寬調(diào)制控制器控制主電路的開關(guān)管的導(dǎo)通狀態(tài)。本發(fā)明增加了控制系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，抑制了LCL型濾波器的諧振，保證了穩(wěn)定性，功率因數(shù)和并網(wǎng)電流的波形質(zhì)量幾乎沒有影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏并網(wǎng)發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LCL型并網(wǎng)逆變器改進(jìn)型加權(quán)平均電流的控制方法。

背景技術(shù)

在光伏并網(wǎng)逆變器中，LCL型濾波器相對于L型和LC型，因其良好的濾波效果而被光伏并網(wǎng)逆變器廣泛采用。但LCL型濾波器因其存在諧振現(xiàn)象需采取不同阻尼的方式進(jìn)行抑制。常見的通過增加阻尼抑制諧振峰的方法包括無源阻尼法和有源阻尼法，無源阻尼法通過在濾波電容C端串聯(lián)或并聯(lián)電阻的方式實(shí)現(xiàn)對諧振現(xiàn)象的抑制。但濾波電容C端串聯(lián)電阻會削弱LCL型濾波器高頻衰減能力，串聯(lián)電阻越大，對高頻衰減能力越差；濾波電容C端并聯(lián)電阻對LCL型濾波器的高頻段和低頻段特性沒有影響，但并聯(lián)電阻需直接承受濾波電容C兩端電壓，導(dǎo)致功耗較大。

有源阻尼法通過反饋適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)變量，以增加LCL型濾波器的阻尼系數(shù)，從而達(dá)到抑制LCL濾波器諧振的目的，有源阻尼法雖然控制方式復(fù)雜，但因其不產(chǎn)生額外的功率損耗而被廣泛使用。

基于有源阻尼法的LCL型濾波器控制策略典型的有兩種，一種是分裂電容控制策略，另一種是加權(quán)平均電流控制策略。基于分裂電容控制策略的并網(wǎng)逆變器，在電路結(jié)構(gòu)上將濾波電容C分裂成電容C₁和電容C₂，電容C₂和電阻R_C串聯(lián)后再與C₁并聯(lián)，如圖1所示。分裂電容型LCL濾波器結(jié)構(gòu)的控制策略有兩種：一種是將圖1中的電流i負(fù)反饋至控制回路構(gòu)成單環(huán)控制系統(tǒng)，該控制策略能夠?qū)⑾到y(tǒng)結(jié)構(gòu)由三階降為一階，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方式，但該控制方式為間接并網(wǎng)電流控制方式，輸出無功功率較大，功率因數(shù)也較低；另一種是將圖1中的電流i和電流i₂負(fù)反饋至控制回路構(gòu)成雙環(huán)控制系統(tǒng)，該控制方式能較好實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流直接控制，功率因數(shù)高，但控制策略較為復(fù)雜。

傳統(tǒng)的基于加權(quán)平均電流控制策略是將LCL濾波器流過兩個電感的電流加權(quán)平均求和后反饋至控制回路，該方式在兩個加權(quán)系數(shù)α和β滿足一定條件下也可實(shí)現(xiàn)將系統(tǒng)由三階降為一階，但該控制系統(tǒng)為一個無阻尼系統(tǒng)，系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定，需要增加阻尼以保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

針對傳統(tǒng)的基于加權(quán)平均電流控制方法構(gòu)成的控制系統(tǒng)為一個無阻尼系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定，穩(wěn)定性差的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種LCL型并網(wǎng)逆變器改進(jìn)型加權(quán)平均電流的控制方法，在保證低并網(wǎng)電流諧波和高功率因數(shù)的前提下，增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制了LCL濾波器諧振峰值。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種LCL型并網(wǎng)逆變器改進(jìn)型加權(quán)平均電流的控制方法，其步驟為：

步驟一：將LCL型濾波器連接在逆變器的主電路的輸出端；

步驟二：將電流給定值與鎖相環(huán)的輸出相位信息相乘得到電流參考信號，電流參考信號在LCL型濾波器的加權(quán)平均電流的反饋信號的作用下得到外環(huán)比例諧振控制器的控制信號；

步驟三：外環(huán)比例諧振控制器輸出的電流信號在濾波電容電流的反饋信號作用后的信號作為內(nèi)環(huán)比例控制器的控制信號，內(nèi)環(huán)比例控制器的輸出信號作為正弦脈寬調(diào)制控制器的控制信號；

步驟四：利用正弦脈寬調(diào)制控制器控制主電路的開關(guān)管的導(dǎo)通狀態(tài)。