[發明專利]一種LCL型并網變換器正反饋虛擬阻抗的控制方法

有效

• 申請號: 202110783438.1
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113489291B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 杜貴平;朱天生;楊子江
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M1/32;H02M7/5387;H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發明公開了一種LCL型并網變換器正反饋虛擬阻抗的控制方法，采樣LCL型并網變換器的電網側電流，對電網側電流與給定值進行比較，得到一個比較信號，將其送入到電流調節器中，得到第一誤差信號；采樣LCL型并網變換器中的LCL型濾波器的濾波電容的端電壓，將其送入電壓環正反饋控制環節得到第二誤差信號；把第一誤差信號和第二誤差信號比較得到驅動開關器件的脈寬調制信號，再用該脈寬調制信號驅動開關器件，使虛擬阻抗的效果作用于LCL型并網變換器，從而實現LCL型并網變換器正反饋虛擬阻抗的控制。本方法減小了系統損耗，增大了低頻增益，降低了總成本，達到了更好地抑制諧振尖峰的效果。

技術領域

本發明涉及并網變換器入網電流控制的技術領域，尤其是指一種LCL型并網變換器正反饋虛擬阻抗的控制方法。

背景技術

太陽能是可再生能源中最重要的能源之一，將其轉化為電能并加以利用是世界各國一直在關注、研究的方向。光伏逆變控制技術是保障由光能轉化的電能順利并入電網的“橋梁”，濾波器是這個“橋梁”中不可或缺的部分。

在低頻時，LCL型濾波器的幅頻曲線以-20dB/十倍頻衰減，相角為-90°，隨著頻率的升高，幅頻曲線在諧振頻率處會出現一個諧振尖峰，相角跳變為-270°，之后幅頻曲線以-60dB/十倍頻衰減。所以LCL型濾波器對高頻諧波有很強的抑制能力，但必須采取一定的方法阻尼諧振尖峰，否則容易造成系統不穩定。劉尚偉發表的《單相LCL逆變器并網技術研究》文章表明在濾波電容兩端并聯電阻可以有效的阻尼諧振尖峰，但電阻會引起不必要的損耗。因此文章采用采樣電容電流并反饋回控制端的方法，等效在濾波電容兩端并聯電阻的效果，但實際上電容電流較難獲取到，會增加額外成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出了一種LCL型并網變換器正反饋虛擬阻抗的控制方法，對LCL型濾波器的電容電壓通過慣性環節進行正反饋控制，增加了系統的阻尼，實現了對傳統LCL型濾波器存在的諧振尖峰的抑制，達到了在濾波電容兩端并聯電阻的阻尼效果，即實現了虛擬阻抗，這與傳統無源阻尼方法和電容電流反饋的有源阻尼方法相比，本方法減小了系統損耗，增大了低頻增益，降低了總成本，達到了更好地抑制諧振尖峰的效果。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種LCL型并網變換器正反饋虛擬阻抗的控制方法，包括：

采樣LCL型并網變換器的電網側電流I₂，對電網側電流I₂與給定值I_ref進行比較，得到一個比較信號，然后將其送入到電流調節器中，得到第一誤差信號；采樣LCL型并網變換器中的LCL型濾波器的濾波電容的端電壓U_C，將其送入電壓環正反饋控制環節得到第二誤差信號，通過電壓環正反饋控制環節實現了對諧振尖峰的抑制，達到了在濾波器的濾波電容兩端并聯電阻的控制效果，即電壓環正反饋控制環節成為了虛擬阻抗；把第一誤差信號和第二誤差信號比較得到驅動開關器件的脈寬調制信號，再用該脈寬調制信號驅動開關器件，使虛擬阻抗的效果作用于LCL型并網變換器，從而實現LCL型并網變換器正反饋虛擬阻抗的控制。

進一步，所述電流調節器選用PI調節器G_i(s)，表達式為K_P+K_I/s，式中，s是復頻域變量，K_P為電流調節器的比例參數，K_I為電流調節器的積分參數。

進一步，所述LCL型并網變換器中的LCL型濾波器由變換器側電感、濾波電容和網側電感組成，Z_L1(s)、Z_L2(s)、Z_C(s)分別對應變換器側電感、網側電感、濾波電容的阻抗，忽略寄生參數，得：

Z_L1(s)＝sL₁

Z_L2(s)＝sL₂