提高lcl型并网逆变器对电网适应性的前馈控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种1XL型并网逆变器控制方法，具体为一种提高1XL型并网逆变器 对电网适应性的前馈控制方法。
【背景技术】
[0002] 在传统化石能源逐渐匿乏，污染日益严重的背景下，光伏与风能等新能源并网发 电的应用得到长足发展。伴随着光伏和风能等新能源渗透率的不断提高，并网逆变器对配 电网的稳定性和电能质量带来很大的挑战。分布式逆变电源接入公共电网的位置分布广 泛，而普遍的并网逆变电源呈阻感特性，大量的并网逆变器逐渐将公共电网弱化为时变的 弱电网，时变的弱电网主要的特性表现在其等效的电网阻抗是时变的。对于1XL型并网逆 变器而言，宽范围时变的电网阻抗会降低逆变系统的开环增益和带宽，影响入网电流的稳 态误差和动态响应。特别是当电网感抗较大时，1XL滤波器的谐振频率迅速下降，谐振共辆 极点左移，导致相角裕度大幅降低，产生大量的低频谐波，甚至使入网电流谐振发散引起不 稳定。此外，公共电网中大量非线性负载等的作用，实际电网电压往往存在大量的低频谐 波，崎变的电网电压对入网电流是一实时的扰动，影响入网电流品质。考虑到1XL型并网逆 变器需要抑制自身的谐振尖峰，提高自身的相角裕度，PI调节器的参数取得相对较小，难W 兼顾系统的稳定性和鲁椿性。考虑到入网电流低次谐波抑制时，并网系统的LCL电流控制 与低次谐波抑制存在相互禪合，即相互依赖又相互制约，采样与计算延时将进一步恶化入 网电流。针对弱电网条件下，兼顾1XL型并网逆变系统入网电流控制与低次谐波抑制的研 究尚少，已有控制方案略显不足。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种能够同时兼顾提高1XL型并网逆变器入网电流稳定 性与电网电压低次背景谐波抑制的控制方法。
[0004] 本发明为解决上述技术问题采用W下技术方案：
[0005] -种提高1XL型并网逆变器对电网适应性的前馈控制方法，该方法依照W下步骤 实施：
[000引步骤1，基于1XL型并网逆变器控制结构，检测1XL滤波器的电容电流i。、入网电 流ig和并网点电压VP。。，将采样得到的信号分别输入到电流控制器中，输出调制信号Vfi;
[0007] 步骤2,将并网点电压信号Vg,输入到并网禪合点电压低次谐波选择器，所述低次 谐波选择器包含若干个单独的谐波提取模块，该谐波提取模块均由二阶广义积分器所组 成，令选择提取出的各次谐波分别v"th,n为整数，将选择提取的各次谐波相加得到调制信号 V垃；
[0008] 步骤3,将低次谐波选择器输出的调制信号心与电流调节器输出的调制信号V 相加得到调制波Vm，将该调制波Vm与=角波交截产生相应的PWM控制信号驱动功率电路 的开关管，通过1XL滤波器滤除高频谐波，在网侧形成高品质的入网电流。
[0009] 其中，步骤1具体为，
[0010] 步骤1.1，采用电流传感器CSi、CS2化及电压传感器VSi检测电容电流i。，并网电 流ig，并网点电压Vp。。，通过各自的采样系数分别获取电容电流反馈信号心并网电流反馈 信号ig,，并网电压反馈信号Vg,;
[0011] 步骤1.2,通过锁相环得到相位信息0并与入网电流指令r结合生成入网电流的 基准
[00。] if址=I*sin(日）；
[001引步骤1. 3,将并网电流反馈信号ig,与电流基准信号iuf相减，经过电流调节器后， 得到电容电流的基准信号，再减去电容电流反馈信号its得到电流控制器总的输出信号Vfi。 [0014] 步骤2具体指，
[001引将并网点电压反馈信号Vg,通入到低次谐波选择器，其中每个谐波提取模块Gprs(S)的表达式为；
[0016]
【主权项】
1. 一种提高LCL型并网逆变器对电网适应性的前馈控制方法，其特征在于：该方法依 照以下步骤实施： 步骤1，基于LCL型并网逆变器控制结构，检测LCL滤波器的电容电流i。、入网电流ig 和并网点电压vp。。，将采样得到的信号分别输入到电流控制器中，输出调制信号^1; 步骤2,将并网点电压信号Vgs输入到并网耦合点电压低次谐波选择器，所述低次谐波 选择器包含若干个单独的谐波提取模块，该谐波提取模块均由二阶广义积分器所组成，令 选择提取出的各次谐波分别vnth，n为整数，将选择提取的各次谐波相加得到调制信号^2; 步骤3,将低次谐波选择器输出的调制信号与电流调节器输出的调制信号VM相加 得到调制波vm，将该调制波Vm与三角波交截产生相应的PWM控制信号驱动功率电路的开关 管，通过LCL滤波器滤除高频谐波，在网侧形成高品质的入网电流。
2. 根据权利要求1所述的一种提高LCL型并网逆变器对电网适应性的前馈控制方法， 其特征在于：步骤1具体为， 步骤1. 1，采用电流传感器CS1、CS2以及电压传感器VSi检测电容电流i。，并网电流ig， 并网点电压vp。。，通过各自的采样系数分别获取电容电流反馈信号ies，并网电流反馈信号 igs，并网电压反馈信号vgs; 步骤1.2,通过锁相环得到相位信息0并与入网电流指令r结合生成入网电流的基准iref=I*sin( 0 )； 步骤I. 3,将并网电流反馈信号igs与电流基准信号i相减，经过电流调节器后，得到 电容电流的基准信号，再减去电容电流反馈信号i 到电流控制器总的输出信号vri。
3. 根据权利要求1所述的一种提高LCL型并网逆变器对电网适应性的前馈控制方法， 其特征在于：步骤2具体指， 将并网点电压反馈信号Vgs通入到低次谐波选择器，其中每个谐波提取模块Gprs(s)的 表达式为：
其中，n为需要选择的低次谐波次数，匕为选择器的衰减系数，Wn为选取低次谐波的 频率；每个谐波提取模块的输入为当前的耦合点电压信号与已提取出的各次谐波相减而得 到，即将其基波Vlth提取出后与Vpp。相减得到提取三次谐波V3th的输入Vppe_vlth，再与三次谐 波V3th相减得到五次谐波V5th的输入Vppe-Vlth-V3th，以此类推，得到各次谐波分别为vlth，v3th， V5th，…，Vnth，次数越多，背景谐波的精度越高；通过特征频率二阶广义积分器对电网电压各 低次背景谐波的提取，将得到的低次谐波相加得到调制信号\ 2。
4. 根据权利要求1所述的一种提高LCL型并网逆变器对电网适应性的前馈控制方法， 其特征在于：所述LCL型并网逆变器控制结构中包括电流调节器G。(s)，该电流调节器为PI 调节器、PR调节器或它们的组合形成的调节器结构。
【专利摘要】本发明公开了一种提高LCL型并网逆变器对电网适应性的前馈控制方法，步骤为(1)检测电容电流ic、入网电流ig和并网点电压vpcc，得到它们的采样信号为ics，igs，vgs；(2)将采样信号分别输入到电流控制器，经过运算处理后输出vr1；(3)将信号vgs输入到并网耦合点电压低次谐波选择器，经数据处理输出vr2；(4)将vr1与vr2相加，得到调制信号vm，并输入到PWM生成器，产生PWM信号控制逆变器拓扑的开关管。本发明通过选取并网点电压低次背景谐波进行前馈控制，兼顾了并网逆变系统的稳定性与电网电压低次背景谐波抑制，提高了系统对电网阻抗宽范围变化的适应性。
【IPC分类】H02J3-38
【公开号】CN104716668
【申请号】CN201510101327
【发明人】汤雨, 徐飞
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月6日