一种lcl型并网逆变器控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力电子装置控制技术领域，特别是设及一种IXL型并网逆变器控制 方法。
【背景技术】
[0002] 并网逆变器是将直流侧电能W正弦波电流的方式馈入电网的装置，它是逆变器应 用的一种形式。并网运行的逆变器应用广泛，如在交流电子负载、可再生能源大规模并网发 电的场合都需要逆变器并网运行，将系统内的电能回馈至电网中。然而，为了避免质量不好 的并网电流对电网造成污染，并网电流的波形质量有严格的要求，电流为与电压同频反相 的正弦波，且满足国际电工委员会标准。国际上对并网逆变器馈入电网的电流规定如下：波 形为正弦，总谐波崎变率T皿小于5%，各次谐波小于3%。
[0003] 根据不同的工作场合选择相应的滤波器结构与合适的并网控制方法是决定并网 逆变器馈入电网的电流质量的关键。并网逆变器的性能直接关系到并入电网中电能的质 量，W及分布式发电系统的能源转换效率。并网逆变器的作用是将分布式发电单元和储能 电压的直流形式的能量转换为交流形式的能量，从而与外部电网进行连接和能量交换。此 时，逆变器的控制目标一般是输出有功功率和输出无功功率。
[0004] 并网逆变器的控制方式分为电压控制和电流控制两种。电压控制相当于将逆变器 等效为一个电压源，通过控制使其输出电压相位、频率完全等同于电网电压、幅值跟踪电网 电压的幅值，本质相当于将两个电压源并联。但是由于市电电压很可能在运行的过程中产 生崎变或较大谐波，会造成逆变器输出无法准确跟踪电网电压，使得控制难度增加。另外， 运种通过控制逆变器输出电压来间接控制并网电流的控制方式也不能使并网电流达到较 好的质量。 阳〇化]并网逆变器直接电流控制方式主要分为滞环控制和=角波控制。其中，滞环控制 采用滞环比较器，将参考电流和实际并网电流的偏差作为其输入，滞环比较器产生PWM信 号，通过控制逆变电路开关功率器件的通断来控制并网电流。如果设定滞环比较器环宽为 2h，就可W将并网电流控制在+h和-h的范围之内，即并网电流呈银齿状的跟踪参考电流。 对于运种控制方法，h的设置对系统影响较大，环宽较宽时，开关动作的频率降低，但误差增 大，谐波很大；环宽较窄时，误差减小，谐波降低，但开关动作频率过高，开关损耗增大。针对 滞环比较器的上述缺点，一种解决方法是采用同步开关法，即定时控制的瞬时值比较方式。
[0006] 滞环比较器由于其开关频率与精度之间的矛盾，及高次谐波较多，电磁干扰较大， 在实际应用中作用有限。目前应用较广泛的控制方式是=角控制方式。=角控制方式可W 采用不同的控制器完成对系统的控制，如PI控制，重复控制，无差拍控制等。电流误差经控 制器调节后得出的波形与=角波进行比较，生成SPWM波，控制功率开关器件的通断。=角 波控制方式功率开关频率等于载波频率，噪声低，抑郁设计滤波器，可采取多种方式进行控 审IJ，降低误差。
[0007] 一般来说，利用电力电子器件构成的逆变器会产生大量的电流谐波，因此，要使用 无源器件组成的滤波器来滤掉运些谐波。并网逆变器采用的滤波器通常有两种：电感化c) 滤波器和电感-电容-电感化CL)滤波器。
[0008] LC滤波器也称为无源滤波器，是传统的谐波补偿装置。LC滤波器之所W称为无源 滤波器，顾名思义，就是该装置不需要额外提供电源。LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗 器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要；LC滤 波器按照功能分为LC低通滤波器、LC带通滤波器、高通滤波器、LC全通滤波器、LC带阻滤 波器；按调谐又分为单调谐滤波器、双调谐滤波器及=调谐滤波器等几种。
[0009] LC滤波器设计流程主要考虑其谐振频率及电容器耐压，电抗器耐流。在电子线路 中，电感线圈对交流有限流作用，由电感的感抗公式化=2 化可知，电感L越大，频率f 越高，感抗就越大。因此电感线圈有通低频，阻高频的作用，运就是电感的滤波原理下面 是LC滤波电路实例电感在电路最常见的作用就是与电容一起，组成LC滤波电路。电容具 有"阻直流，通交流"的本领，而电感则有"通直流，阻交流，通低频，阻高频"的功能。
[0010] 如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路，那么，交流干扰信号大部分 将被电感阻止吸收变成磁感和热能，剩下的大部分被电容旁路到地，运就可W抑制干扰信 号的作用，在输出端就获得比较纯净的直流电流。滤波电路的原理实际是Lc元件基本特 性的组合利用。因为电容器的容抗XC=化fc又1会随信号频率升高而变小，而电感器的 感抗Xl= 2f会随信号频率升高而增大，如果把电容、电感进行串联、并联或混联应用，它 们组合的阻抗也会随信号频率不同而发生很人变化口运表明，不同滤波电路会对某种频 率信号呈现很小或很大的电抗，W致能让该频率信号顺利通过或阻碍它通过，从而起到选 取某种频率信号和滤除某种频率信号的作用。
[0011] 与L型滤波器相比，IXL滤波器是利用了电感与电容对不同频率分量所呈现阻抗 的差异性的特点，滤波器增加了滤波电容Cf和网侧滤波电感12,高频情况下电感支路的阻 抗大，而电容支路阻抗则小，引入Lz和Cf后可对含有高次谐波的逆变器桥输出电流inv进 行并联阻抗分流，滤波电容Cf为高频部分提供低阻通路，从而有效降低注入电网电流iW中 的谐波电流分量。
[001引在电感值相同，成本相当的情况下，IXL滤波器具有更好的滤波效果。然而，IXL滤 波器作为一个=阶系统，容易产生谐振，造成系统的不稳定。
[0013] 通常，抑制谐振有两种方式：一种是无源阻尼法，另一种是有源阻尼法。所谓无源 阻尼法，一般是在逆变器电路中增加电阻W直接增加IXL滤波器的阻尼，但是无论是串联 还是并联电阻，都会增加系统的额外损耗。所谓有源阻尼法，通常采取对逆变器电压电流的 控制来实现抑制谐振的目的，常用的高阶极点配置的双环PI控制策略，加权电流平均值反 馈PI控制策略，化及并网电流、电容电压和电感电流的S环PI控制策略等。
[0014] 但是，在W上方法中，尽管PI控制器能够使并网逆变器系统具有较好的性能，当 系统受到外部扰动较大时，其动态性能还需要进一步提高W满足并网对电流波形与总谐波 崎变率的要求。可W采用其他控制器与PI控制结合的方式提高系统鲁棒性。
[0015] 但并网逆变器是一个复杂的非线性系统，对其建立精确的数学模型往往非常困 难。而在控制器的设计过程中，常常需要根据系统的数学模型来进行设计。目前对于并网 逆变器只能得到近似的模型而无法做到精确建模。
[0016] 如果在并网逆变器的看过那只系统中引入模糊控制，则模糊控制的特点可W部分 补偿系统模型的不精确性。与传统控制方式相比，模糊控制把控制对象作为"黑箱"，它不依 赖于系统的数学模型，而是依赖于由操作经验、表述只是转换成的模糊规则，是智能控制的 一种。加入模糊控制的系统往往鲁棒性高、动态性能好。
[0017] 将模糊控制与其他控制方法相结合，是目前比较多用的并网逆变器控制方式，发 展潜力较大。但是传统模糊控制方式的控制参数是固定的，不能随着系统的工作情况进行 在线调整。PI控制器的比例和积分系数是恒定的，运导致在系统结构变化或者参数波动 (如外部电网结构发生故障或者内侧直流母线电压剧烈升高）等情况下，逆变器无法快速 精确的跟踪控制指令，不能及时调节输入输出的有功和无功功率。降低了网逆变器的稳定 性和抗干扰能力
【发明内容】
[0018] 本发明正是基于W上一个或多个问题，提供一种IXL型并网逆变器控制方法，用W解决现有技术中存在的并网逆变器入网电流质量低，入网电流总谐波失真的问题。
[0019] 其中，所述IXL型并网逆变器控制方法，包括：
[0020]IXL型并网逆变器入网电流指令信号ig…与检测到的IXL型并网逆变器入网电流 信号i相比较，得到第一误差信号，所述第一误差信号通过第一控制器作用，得到输出信号 Il;
[0021] 将所述输出信号与检测到的IXL滤波器电容电流信号相比较，得到第二误差信 号，所述第二误差信号通过第二控制器作用，得到IXL型并网逆变器的电压调制信号IU; 阳02引通过高频PWM调制来驱动IXL型并网逆变器的开关器件，得到期望的逆变器入网 电流。
[002引进一步的，所述第一误差信号是入网电流指令信号igfid与入网电流信号i的差 值；
[0024] 所述第二误差信号是所述输出信号i,与所述IXL滤波器电容电流信号的差值。
[0025] 进一步的，所述第一控制器的表达式为
[0026]其中，Kp为所述第一控制器的比例参数，K1为所述第一控制器的积分参数，S为采 样步长。
[0027] 进一步的，所述第二控制器的表达式为：
[0028]其中，Kp为所述第二控制器的比例参数，K1为所述第二控制器的积分参数，S为采 样步长。
[0029] 进一步的，所述LCL型滤波器的参数为：：其 中，f为LC滤波器的截止频率，为圆周率。
[0030] 本发明提供的IXL型并网逆变器控制方法，能有效减小并网电流T皿，增强了并网 逆变器入网电流对电网谐波电压和电流指令信号中谐波成分的抑制能力，提高了并网逆变 器入网电流质量，减小入网电流总谐波失真。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明实施例一的一种IXL型并网逆变器控制方法的流程图；
[0032] 图2是本发明实施例二的IXL型滤波器的结构图；
[0033] 图3是本发明实施例二的IXL型并网逆变器控制方法的系统控制框图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本发 明实施例W及实施例中的各个特征可W相互结合，均在本发明的保护范围之内。 W35] 实施例一
[0036] 本发明实施例一提供一种IXL型并网逆变器控制方法，如图1所示，该方法包括：
[0037] IOUlXL型并网逆变器入网电流指令信号igfid与检测到的IXL型并网逆变器入网 电流信号i相比较，得到第一误差信号，所述第一误差信号通过第一控制器作用，得到输出 信号
[0038] 其中，所述第一误差信号是入网电流指令信号igfid与入网电流信号i的差值。
[0039] 所述第一控制器的表达式为：
W40] 其中，Kp为所述第一控制器的比例参数，K1为所述第一控制器的积分参数，S为采 样步长。
[0041] 102、将所述输出信号i為检测到的IXL滤波器电容电流信号相比较，得到第二误 差信号，所述第二误差信号通过