[發明專利]一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110651186.7
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113113933B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 曾成碧;王翰文;苗虹;段述江;李蘇丹;童廣;朱胤杰
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01;H02J3/24
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 伍旭偉

1.一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法，其特征是，包括以下步驟：

采集并網點的電壓信號；

將電壓信號作為高通濾波補償策略的輸入，得到有源阻尼參數；

將有源阻尼參數、相位裕度補償系數序列作為有源阻尼控制的輸入，模擬得到不同相位裕度補償系數控制下的系統開環波德圖；

提取系統開環波德圖中的開環截止頻率以及開環截止頻率與相位裕度的分布情況，并以分布情況所反映的弱電網穩定性能和動態響應最優情況下對應的相位裕度補償系數作為最優的相位裕度補償系數；

將最優的相位裕度補償系數與有源阻尼參數融合后，得到超前相位補償信號；

將超前相位補償信號與多諧振控制器的輸出信號疊加后實現LCL逆變器有源阻尼控制；

所述最優的相位裕度補償系數分析過程具體為：

通過變換映射關系對開環截止頻率、相位裕度進行變換處理；

以相位裕度補償系數序列為橫坐標、變換后的開環截止頻率為縱坐標建立第一擬合曲線；

以相位裕度補償系數序列為橫坐標、變換后的相位裕度為縱坐標建立第二擬合曲線；

選取第一擬合曲線、第二擬合曲線的交點作為最優的相位裕度補償系數。

2.根據權利要求1所述的一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法，其特征是，所述開環截止頻率與相位裕度的分布情況處理過程具體為：

提取系統開環波德圖中不同相位裕度補償系數對應的開環截止頻率，得到開環截止頻率集，并根據開環截止頻率集中的最大值、最小值建立開環截止頻率范圍；

選取同時符合標準相位裕度范圍、開環截止頻率范圍的相位裕度補償系數，得到分布情況。

3.根據權利要求2所述的一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法，其特征是，所述標準相位裕度范圍為20°-55°。

4.根據權利要求1-3任意一項所述的一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法，其特征是，所述有源阻尼參數的計算過程具體為：

其中，為有源阻尼參數；為高通濾波器的增益系數；為高通濾波器的截止帶寬；S為時間域。

5.根據權利要求4所述的一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法，其特征是，所述超前相位補償信號的計算過程具體為：

其中，為超前相位補償信號；為最優的相位裕度補償系數。

6.根據權利要求4所述的一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法，其特征是，所述高通濾波器的增益系數具體計算過程為：

其中，m為常數，取值為[0.6,6]；L₁為逆變器側的濾波電感；L₂為電網側的濾波電感；L_g為電網阻抗；K_PWM為PWM逆變器的傳遞函數，表示為U_dc/U_tri，U_tri為三角載波幅度，U_dc為新能源發電的直流母線電壓。

7.根據權利要求4所述的一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法，其特征是，所述高通濾波器的截止帶寬計算過程具體為：

其中，C為濾波電容；為阻尼因子；m為常數，取值為[0.6,6]；L₁為逆變器側的濾波電感；L₂為電網側的濾波電感；L_g為電網阻抗。

8.一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制系統，其特征是，包括：

數據獲取模塊，用于采集并網點的電壓信號；

參數計算模塊，用于將電壓信號作為高通濾波補償策略的輸入，得到有源阻尼參數；

模擬計算模塊，用于將有源阻尼參數、相位裕度補償系數序列作為有源阻尼控制的輸入，模擬得到不同相位裕度補償系數控制下的系統開環波德圖；

系數分析模塊，用于提取系統開環波德圖中的開環截止頻率以及開環截止頻率與相位裕度的分布情況，并以分布情況所反映的弱電網穩定性能和動態響應最優情況下對應的相位裕度補償系數作為最優的相位裕度補償系數；

數據融合模塊，用于將最優的相位裕度補償系數與有源阻尼參數融合后，得到超前相位補償信號；

信號疊加模塊，用于將超前相位補償信號與多諧振控制器的輸出信號疊加后實現LCL逆變器有源阻尼控制；

系數分析模塊包括：

映射單元，用于通過變換映射關系對開環截止頻率、相位裕度進行變換處理；

第一擬合單元，用于以相位裕度補償系數序列為橫坐標、變換后的開環截止頻率為縱坐標建立第一擬合曲線；

第二擬合單元，用于以相位裕度補償系數序列為橫坐標、變換后的相位裕度為縱坐標建立第二擬合曲線；

曲線處理單元，用于選取第一擬合曲線、第二擬合曲線的交點作為最優的相位裕度補償系數。