本发明涉及一种lcl滤波并网逆变器，尤其是涉及一种改善lcl滤波并网控制性能的有源阻尼方法及电路。
背景技术：
：：为满足对可再生能源(即太阳能和风能)日益增长的需求，以可再生能源为基础的分布式发电(dg)装置并网量呈指数级增长。电压源型逆变器(vsi)由于其高电能质量和高性价比，通常通过lcl滤波器进行接口。然而，lcl滤波器中的谐振问题使得滤波器参数漂移时产生谐振频率振荡，降低了控制性能。无源和有源阻尼方法主要是通过物理添加无源元件和修改逆变器控制结构来实现的。由于有源阻尼(ad)存在无损耗阻尼、设计灵活、谐波衰减更好等优点，被认为是更合适的方法。现有文献中已经应用了几种有源阻尼方法，如单回路阻尼、电网电流阻尼或电容电压阻尼。在这些方法中，电容电流法由于有效的谐振抑制和高质量的注入电网电流而较为流行。恒定阻尼系数作为电容电流反馈路径中的阻尼补偿器是一种简单的设计技术。然而，由于滤波器参数或电网阻抗的变化，阻尼在临界共振频率下可能变得无效，并危及控制回路的稳定性。为了提高系统的鲁棒性，电容电流反馈阻尼回路中采用了基于微分函数的阻尼补偿器，如导数、一阶高通滤波器、二阶广义积分或比例积分。并联前馈补偿方法是电容电流阻尼回路实现的另一种替代结构。延迟最小化技术也可用于具有良好鲁棒性的电容电流阻尼。然而，上述方法的共同点是被测电容电流直接用于阻尼回路。被测电容电流中含有高频成分和噪声信号，特别是在开关频率为几千赫兹(khz)时，噪声信号会限制电容电流的补偿。这种局限性导致电容电流阻尼回路的性能恶化，尤其是在大功率变流器的设计中。技术实现要素：本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种改善lcl滤波并网控制性能的有源阻尼方法及电路。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种改善lcl滤波并网控制性能的有源阻尼方法，基于适用于阻尼回路设计的电容电流平均法实现，包括以下步骤：采集被测电网电流和lcl滤波器的被测电容电流；基于被测电容电流计算获得一个开关周期内的平均电容电流；消除所述平均电容电流中的谐振频率分量，获得补偿电容电流；基于所述补偿电容电流和被测电网电流生成调制信号；基于所述调制信号进行pwm调制，实现有源阻尼控制。进一步地，所述被测电容电流包括高频分量、噪声信号和电流尖峰。进一步地，所述基于所述补偿电容电流和被测电网电流生成调制信号具体为：基于所述被测电网电流和预设的参考电流值，获得误差电流信号，对该误差电流信号进行调节，产生补偿误差电流信号；从所述补偿误差电流信号减去所述补偿电容电流，生成调制信号。本发明还提供一种改善lcl滤波并网控制性能的有源阻尼控制电路，包括逆变器、lcl滤波器、电网电压源、电流回路、阻尼回路和pwm模块，所述逆变器、lcl滤波器、电网电压源依次连接，所述阻尼回路分别连接lcl滤波器和pwm模块，所述电流回路分别连接lcl滤波器和阻尼回路，所述pwm模块与逆变器连接，所述阻尼回路包括相连接的可复位积分器和阻尼补偿器，所述可复位积分器接收lcl滤波器的被测电容电流，并基于该被测电容电流计算获得一个开关周期内的平均电容电流，并馈入阻尼补偿器，所述阻尼补偿器产生补偿电容电流，基于该补偿电容电流与由电流回路获得的补偿误差电流信号生成调制信号，馈入pwm模块。进一步地，所述可复位积分器的可复位信号由pwm模块提供。进一步地，所述可复位积分器中由两个连续开关周期中先前和当前输出的电容电流值的差计算获得所述平均电容电流。进一步地，所述阻尼补偿器为基于恒定阻尼系数或导数的补偿器。进一步地，所述电流回路包括电流控制器，该电流控制器基于被测电网电流和预设的参考电流值的差值产生补偿误差电流信号。进一步地，所述电流控制器包括比例积分控制器或比例谐振控制器。进一步地，对所述lcl滤波器进行离散时间建模，获得的平均电容电流表示为：式中，l1、r1为逆变侧电感和电阻，l2、r2为电网侧电感和电阻，cf为滤波电容，dk为k瞬间的占空比，vc_k为采样电容电压，为逆变器平均输出电压，为平均电网电压，ts为开关周期。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、本发明通过平均化方法来获得被测电容电流的平均采样值，有效滤除了被测电容电流中的高频噪声分量，确保大功率变流器中的电容电流阻尼，提高了阻尼回路的性能，为并网逆变器的电容电流阻尼性能提供了良好的改进方案。2、本发明能够有效消除电容电流中的噪声和开关信号，增强阻尼回路的有效性和性能，提高了栅极注入电流的质量。3、本发明可有效应用于低开关频率和高开关频率的逆变器设计。4、由于带宽较大，改善了在负载扰动和负载变化条件下的瞬态响应。附图说明图1为现有lcl滤波并网逆变器的电路结构示意图；图2为本发明lcl滤波并网逆变器的电路结构示意图；图3为本发明lcl滤波并网逆变器的等效控制图；图4为采用本发明方法后逆变器电压、电流波形示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1本实施例提供一种改善lcl滤波并网控制性能的有源阻尼方法，包括以下步骤：采集被测电网电流和lcl滤波器的被测电容电流，包括高频分量、噪声信号和电流尖峰；基于被测电容电流计算获得一个开关周期内的平均电容电流；消除所述平均电容电流中的谐振频率分量，获得补偿电容电流；基于所述补偿电容电流和被测电网电流生成调制信号；基于所述调制信号进行pwm调制，实现有源阻尼控制。所述基于所述补偿电容电流和被测电网电流生成调制信号具体为：基于所述被测电网电流和预设的参考电流值，获得误差电流信号，对该误差电流信号进行调节，产生补偿误差电流信号；从所述补偿误差电流信号减去所述补偿电容电流，生成调制信号。该方法创新地提出民电容电流平均法，以消除高频和噪声信号分量，确保大功率变流器中的电容电流阻尼，克服在被测电容电流中由于存在高频开关和噪声信号而导致的基于电容电流的阻尼回路设计的困难。图4为采用本发明方法后电网电压vg、被测电网电流ig、被测电容电流ic和平均电容电流的波形。波形为正弦的表明高频开关和噪声信号分量得到了有效的消除。在其他实施方式中，本发明的方法可以与lcl滤波器一同在以下应用领域实现1、用于太阳能、风能等可再生能源集成的并网逆变器；2、可用于单相和三相逆变器的设计；3、可用于独立工作的逆变器；4、可用于同步静止补偿器(statcom)或静止无功发生器(svg)等设备的逆变器设计，以改善配电系统的电能质量。实施例2本实施例根据实施例1中所述方法对lcl滤波并网逆变器的电路结构进行设计。如图1所示，现有lcl滤波并网逆变器包括h桥单相逆变器(h-bridgedc-acconverter)1、lcl滤波器(lcl-filter)2、电网电压源(grid)3、电流回路4、阻尼回路5和pwm模块6，其中，h桥单相逆变器由绝缘栅双极晶体管(igbt)等开关器件组成，由输入电压vdc转换为逆变器输出电压vinv供电；lcl滤波器由逆变器侧电阻和电感、网侧电阻和电感以及滤波电容组成，该部分的输出是被测电容电流ic和电网电流；电网电压源的电压为vg；电流回路4基于被测电网电流i2和参考电流值的差获得误差电流δ1，并采用电流控制器(currentcontroller)对该误差电流δ1进行调节，产生补偿后的误差电流信号δ2；阻尼回路5由ic和δ2支持，通过阻尼补偿器(dampingcompensator)对ic进行处理，得到补偿后的电容电流δic，调制信号um由δ2和δic之差计算得出；调制信号um输入至pwm模块6中调制器，经栅极驱动，生成给逆变器单元igbt的栅极脉冲g1-g4。然而，在现有的多回路阻尼方法中，电容电流阻尼包含被测电容电流中的高频噪声信号，这限制了阻尼回路的性能和电容电流阻尼回路注入电网电流的质量，特别是在较低的采样频率下。本实施例在图1基础上，对阻尼回路5进行改进设计。如图2所示，本实施例的阻尼回路5包括可复位积分器(resettableintegrator)和阻尼补偿器，可复位积分器用于将被测电容电流ic转换为平均电容电流然后馈入阻尼补偿器，阻尼补偿器以平均电容电流为基础进行后续处理，输出补偿电容电流δic。可复位积分器的可复位信号us，由pwm模块6中的调制器提供，信号与pwm模块中的载波信号同步，并在每个开关时间段ts重置积分器一次。可复位积分器中的平均值是由两个连续开关周期中先前和当前输出电容器电流值的差来计算的。本实施例中，阻尼补偿器的输入是平均电容电流，而不是被测电容电流ic。对于电流回路设计，测量网侧电流i2，并从参考电流值中将它减去，以产生误差电流信号δ1。误差电流由电流控制器模块调节，电流控制器模块可以是比例积分(pi)、比例谐振(pr)或任何其他类型的控制器，产生补偿误差电流信号δ2。补偿电容电流δic和电流控制器δ2的输出之差计算调制信号um，并与载波信号相比较，改变门极脉冲占空比，从而调节开关型逆变器开关器件的通断，并相应地调节逆变器侧电流i1,、i2和ic。产生的栅极脉冲根据占空比的变化来调节开关器件的通断模式，因此本发明中的平均电容电流法的补偿效果是必要的。逆变器开关方式的调整影响逆变器输出电压、逆变器侧电网、网侧电流、电容器电流和电压，能够提高逆变器的整体控制性能。如图3所示为图2所示的逆变器的等效控制图。图3中将电容电流的平均计算和lcl滤波器的建模结合，输入包括逆变器输出电压vinv、可复位信号us和电网电压vg；调制、门信号产生和逆变单元由单个模块表示；由c(z)表示的电流控制器调节由基准差计算的误差电流信号，测量电网电流以实现电流回路。通过对lcl滤波装置的离散时间建模，设计了基于电容电流平均法的逆变器控制方案。lcl滤波器离散时间模型的状态空间表示如下：式中，i1_k+1,i2_k+1和vc_k+1是状态变量i1,i2和vc相应的即时提前采样值计算。和是滤波器的输入变量。i2_k和是输出变量.状态矩阵a1、输入矩阵b1、输出矩阵c1和前馈矩阵d1的详细表达式如下所示：在一个开关时间段ts的瞬间'k'的平均电容电流为它取决于在同一时刻采样的电容电流ic_k，并且可以转换为逆变器侧电流i1_k的采样值和电网侧电流i2_k的采样值。在对lcl滤波器装置进行离散时间建模之后，本发明的平均电容电流公式如下：式中，l1,r1为逆变侧电感和电阻，l2,r2为电网侧电感和电阻，cf为滤波电容，dk为“k”瞬间的占空比，vc_k为采样电容电压，为逆变器平均输出电压，为平均电网电压。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本
技术领域：
：中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。当前第1页12当前第1页12