[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

本發明公開了一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法及系統，涉及并網逆變器技術領域，其技術方案要點是：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，并選取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。本發明提高了系統并網時的相位裕度，減少了高精度傳感器的使用，具有良好的魯棒性和動態響應能力。

技術領域

本發明涉及并網逆變器技術領域，更具體地說，它涉及一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法及系統。

背景技術

隨著化石能源的日益短缺，開發可再生清潔能源已成為當前能源發展的重點。并網逆變器作為清潔能源發電系統與電網之間的連接樞紐，發揮著重要作用。與L濾波器相比，LCL濾波器具有體積小，衰減能力強的優點，使其廣泛用于并網逆變器中。然而，LCL濾波器是一個三階系統，如果沒有一定的阻尼策略，它將引起系統的諧振問題，甚至使系統不穩定。

LCL濾波器的阻尼方法可分為有源阻尼和無源阻尼。無源阻尼具有出色的阻尼效果，但會造成較大的損耗，尤其是在輕載條件下。在有源阻尼中，使用某些變量的反饋來提供系統阻尼，例如電容性電流反饋、逆變器側電流反饋（ICF）、電網側電流反饋、電流預測控制、濾波電容器的電壓等。目前，已有文獻記載控制系統上的公共耦合電壓前饋點（GVF）的方法，GVF可以防止啟動過程中的大浪涌電流，減少電網干擾，提高系統的動態性能。研究發現，在電網薄弱的情況下使用公共耦合點（PCC）電壓前饋方案不僅可以提高諧波抑制能力，而且還可以通過前饋控制引入額外的電網側電流正反饋，有助于LCL濾波器的諧波抑制。

而在某些特定的高階循環中，通常采用高通濾波（HPF）等效，從而減少了傳感器的數量。已有文獻提出了具有單個電網電流反饋回路的HPF有源阻尼技術，使用了HPF和GVF的電網側電流反饋有源阻尼。但是沒有考慮到大范圍電網阻抗變化的不利影響。此外，有文獻在電容器電壓前饋（CVF）環路中增加了一個簡單的HPF，有效地降低了由ICF控制的電網電壓的低頻諧波污染，但是參數設置很復雜。因此，研究設計一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法及系統是我們目前急需解決的問題。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法及系統。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

第一方面，提供了一種弱電網LCL逆變器有源阻尼控制方法，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。

進一步的，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；