专利名称：抑制电网电压对并网电流影响的lcl型并网逆变器控制方法
技术领域：
本发明涉及的是一种LCL型并网逆变器控制方法，具体为一种抑制电网电压对并 网电流波形质量影响的控制方法。
背景技术：
图1是LCL型并网逆变器的结构图。LCL型并网逆变器包括直流电源1、逆变桥2， LCL滤波器3，公共电网4，和控制器5。其中，逆变桥2是由开关管S1 、和续流二极管 D1 D4组成；LCL滤波器3是由滤波电感L1, L2和滤波电容C组成。Hil和Hi2分别为检测 电容电流和滤波电感L2的并网电流传感器，Hv2为电压检测传感器。在图1的结构中，向控制器5输入并网电流指令以及经电流传感器Hi2得到流过滤 波电感L2的并网电流。控制器5首先根据锁相环调整并网电流指令的相位，使其和电网电 压检测传感器Hv2检测的信号同相，然后通过闭环调节使并网电流跟踪并网电流指令。此处，对并网逆变器的控制器5进行具体说明。检测传感器Hv2检测到电网电压， 并求得其相位角θ，电网电压相位角θ与并网电流指令提供的有效值f 一起构成并网电 流实际的指令值iref。Uf与电流传感器Hi2检测的并网电流信号相减，得到的误差信号送 入调节器Gi,其输出信号作为电流传感器Hil检测回来的电容电流信号的指令值，它们的误 差信号送入PWM调制器中，得到逆变桥2各开关管的控制信号。在上述控制器5，并没有考虑电网电压对并网电流波形质量的影响。实际上，电网 电压除基波分量外，通常还含有谐波。电网电压的基波会影响并网电流的相位，电网电压的 谐波会引起并网电流畸变。如果不采取有效的措施抑制电网电压对并网电流的影响，势必 会导致并网逆变器输出的并网电流不满足并网标准。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑制电网电压对并网电流影响的LCL型并网逆变器控 制方法，该控制方法可以有效抑制电网电压对并网电流波形质量的影响。本发明提供的一种抑制电网电压对并网电流影响的LCL型并网逆变器控制方法， 其特征在于，该方法包括下述步骤(1)利用电容电流的电流传感器Hil检测电容电流ie，采集得到电容电流反馈信号 ic_0f ；利用滤波电感的电流传感器Hi2检测并网电流、，采集得到并网电流反馈信号、。f ； 利用电网电压的电压传感器Hv2检测电网电压vg，采集得到电网电压前馈信号Vg fd ；(2)根据电流反馈信号、。f及其基准信号iref，利用式I计算得误差信号ei θι = iref_iL2。f式 I(3)控制器对误差信号ei进行闭环处理，得到电容电流反馈信号。f的基准信号 Icjef ； iC_ref与电网电压前馈信号Vg—fd相加，相加之后的信号与电容电流反馈信号i。—。f相减 得误差信号％，其公式为式II ；
e2 = ic_ref+vg_fd-ic_of式 II(4)利用误差#r号e2，生成得到控制逆变桥开关管的PWM控制信号；(5)控制器判断是否接收到故障信号；如果是，关机，否则，转入步骤⑴。上述技术方案可以采用下述方式进行改进在步骤(1)中，利用电容电压的电压传感器Hvl检测电容电压v。，采集得到电容电 压前馈信号Η ；在步骤(3)中，利用式III计算误差信号ei ；e2 = ic_ref+Vc_fd-ic_of式 III本发明提供的控制方法通过将包含电网电压信息的物理量按一定的函数关系前 馈至控制器中，可以有效抑制电网电压对并网电流波形质量的影响。总之，该控制方法可以 提高入网功率因数，同时并网电流波形质量好。
图1是现有LCL型并网逆变器的结构示意图；图2是本发明提供的控制方法的一种具体实施方式
的流程图；图3是采用图2所示控制方法的LCL型并网逆变器的结构示意图；图4是图2所示的LCL型并网逆变器的方框图；图5是图4所示的LCL型并网逆变器的结构实现示意图；图6是本发明提供的控制方法的另一种具体实施方式
的流程图；图7是采用图6所示控制方法的LCL型并网逆变器的结构示意图；图8是图7所示的LCL型并网逆变器的方框图；图9是图8所示的LCL型并网逆变器的结构实现示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。本发明所提供的控制方法如图2所示，其步骤为(1)分别利用电容电流的电流传感器Hil和滤波电感L2的电流传感器Hi2检测电容 电流和并网电流、，采集得到电容电流反馈信号。f和并网电流反馈信号、—。f ；利用电 压传感器Hv2检测电网电压vg，采集得到电网电压前馈信号Vg fd。(2)根据电流反馈信号、。f及其基准信号计算得误差信号ei，其公式为式I。θι = iref_iL2。f式 I(3)控制器对误差信号ei进行闭环处理，得到电容电流反馈信号。f的基准信号 ic_ref0 &与电网电压前馈信号vg—fd相力Π，相加之后的信号与电容电流反馈信号。f相减 得误差信号％，其公式为式II。e2 = ic ref+vg fd_ic。f式 II(4)利用误差#r号e2，生成可以得到控制逆变桥2开关管的PWM控制信号；(5)控制器判断是否接收到故障信号。如果是，关机，否则，转入步骤(1)。如图3所示，上述控制方法通过在控制器5中增加前馈控制模块6来实现。控制 器5和前馈控制模块6是由微处理器实现的，微处理器可以采用DSP或者ARM等数字信号处理芯片。微处理器采集电压传感器Hv2输出的电压信号和电流传感器Hil和Hi2输出的电流 信号，经过微处理器内的相关程序运算后产生控制逆变桥2的四只开关管的PWM信号。图4是图2所示的LCL型并网逆变器的方框图。其中，Gi为误差调节器，通常采用 比例-积分调节器。Ginv为逆变桥2的增益，vAB为逆变桥2输出电压。k1; k2和k3分别为 电容电流ic、并网电流込和电网电压Vg的采样系数，其大小取决于A/D采样芯片，根据采 样系数1^和1^2得到电容电流反馈信号i。。f和并网电流反馈信号、。f。ZL1, &和、分别 为滤波电感L1，滤波电容C和滤波电感L2的阻抗。Gfd为电网电压前馈函数，Vg fd为采集得 到的电网电压前馈信号。iref为并网电流反馈信号、。f的基准信号，θι为根据式I得到的误差信号。ei经 误差调节器Gi后得到电容电流反馈信号。f的基准信号i。rf，基准信号i。rf，电容电流反 馈信号。f和电网电压前馈信号vg—fd经式Π得到误差信号％，利用误差信号％，生成可以 得到控制逆变桥2开关管的PWM控制信号，即得到逆变桥2输出电压vAB。vAB经LCL滤波器 3后得到并网电流、。如图5所示，具体实现图4所示的方框时，增加一个锁相环控制器7，其作用是保证 并网电流、与电网电压Vg同相位，它们的相位角为Θ。根据相位角θ和微控制器里的正 弦表得到并网电流、的基准信号iref。由于电网中较显著的谐波是一些频率较低谐波(单相中如3次、5次、7次和9次 等，三相中如5次、7次、11次等)。而在频率较低的时候，图1中电容电压ν。近似等于电网 电压vg。即可以采用电容电压ν。作为前馈信号。如图5所示，图6为图5对应的控制方框 图。即本发明提供的控制方法也可以采用如图6所示的处理流程，其步骤为(1)分别利用电容电流的电流传感器Hil和滤波电感L2的电流传感器Hi2检测电容 电流和并网电流、，采集得到电容电流反馈信号。f和并网电流反馈信号、—。f ；分别利 用电容电压的电压传感器Hvl和电网电压的电压传感器Hv2检测电网电压Vg和vc，采集得到 电网电压前馈信号vg—fd和电容电压前馈信号vc—fd。(2)利用式I计算误差信号ei。(3)控制器对误差信号ei进行闭环处理，得到电容电流反馈信号。f的基准信号 ref。&与电容电压前馈信号加，相加之后的信号与电容电流反馈信号。f相减
得误差信号％，其公式为式III。e2 = ic ref+vc fd_ic。f式 III(4)通过误差#r号％可以得到控制逆变桥2开关管的PWM控制信号。(5)控制器判断是否接收到故障信号，如果是，关机，否则，转入步骤⑴。如图7所示，上述控制方法通过在控制器5中增加前馈控制模块6来实现。控制 器5和前馈控制模块6是由微处理器实现的，微处理器可以采用DSP或者ARM等数字信号 处理芯片。微处理器采集电压传感器Hvl和Hv2输出的电压信号和电流传感器Hil和Hi2输出 的电流信号，经过微处理器内的相关程序运算后产生控制逆变桥2的四只开关管的PWM信号。
图8是图6所示的LCL型并网逆变器的方框图。其中，Gi为误差调节器，通常采用 比例-积分调节器。Ginv为逆变桥2的增益，vAB为逆变桥2输出电压。ki; k2，k3和k4分别 为电容电流ic、并网电流、、电网电压vg和电容电压的采样系数，其大小取决于A/D采 样芯片，根据采样系数&和1^2得到电容电流反馈信号ie。f和并网电流反馈信号込。f。Zu， 4和、分别为滤波电感L1，滤波电容C和滤波电感L2的阻抗。(^fd为电网电压前馈函数， Vg fd为采集得到的电网电压前馈信号。iref为并网电流反馈信号、。f的基准信号，θι为根据式I得到的误差信号。ei经 误差调节器Gi后得到电容电流反馈信号。f的基准信号i。rf，基准信号i。rf，电容电流反 馈信号、。f和电网电压前馈信号fd经式III得到误差信号e2，利用误差信号e2，生成可 以得到控制逆变桥2开关管的PWM控制信号，即得到逆变桥2输出电压vAB。vAB经LCL滤波 器3后得到并网电流、。如图9所示，具体实现图8所示的方框时，增加一个锁相环控制器7，其作用是保证 并网电流、与电网电压Vg同相位，它们的相位角为Θ。根据相位角θ和微控制器里的正 弦表得到并网电流、的基准信号iref。下面，对本发明的第一实施方案进行说明，具体实施如图5所示。(1)电网电压经电压传感器Hv2衰减1^倍后送入锁相环7中，得到电压信号Vg的 相位Θ。电网电压相位角θ与控制器5提供的并网电流指令有效值Γ 一起构成并网电流 实际的指令值iMf。(2)并网电流经电流传感器Hi2衰减1 倍后与并网电流实际的指令值相减后 送入调节器Gi,其输出信号作为电容电流的指令值。该指令值与电流传感器Hil衰减Ic1倍 后的电容电流反馈信号相减，相减后所得的信号与电网电压经前馈函数(^fd后的信号相加， 即可得到决定占空比的调制信号。(3)将调制信号送入PWM调制器中，即可得到各开关管的PWM控制信号。当电网电压反馈信号的函数
权利要求
1.一种抑制电网电压对并网电流影响的LCL型并网逆变器控制方法，其特征在于，该 方法包括下述步骤(1)利用电容电流的电流传感器Hil检测电容电流ie，采集得到电容电流反馈信号、 。f ；利用滤波电感的电流传感器hi2检测并网电流i⑵采集得到并网电流反馈信号、。f ；利 用电网电压的电压传感器Hv2检测电网电压vg，采集得到电网电压前馈信号Vg fd ；(2)根据电流反馈信号。f及其基准信号iMf，利用式I计算得误差信号eieI — iref~iL2_of 式 I(3)控制器对误差信号ei进行闭环处理，得到电容电流反馈信号。f的基准信号； ie—与vg—加，相加之后的信号与电容电流反馈信号。fffi减得误差信号e2，其公式为 式II ；θ2 _ C_ref+Vg_fd~ C_of ζ 工工(4)利用误差#r号％，生成得到控制逆变桥开关管的PWM控制信号；(5)控制器判断是否接收到故障信号；如果是，关机，否则，转入步骤(1)。
2.根据权利要求1所述的LCL型并网逆变器控制方法，其特征在于，在步骤(1)中，利用电容电压的电压传感器Hvl检测电容电压ν。，采集得到电容电压前 馈信号Vcjd ；在步骤(3)中，利用式III计算误差信号ei ；θ2 — C_ref+VC_fd~ C_of ζ 111。
全文摘要
本发明公开了一种抑制电网电压对并网电流影响的LCL型并网逆变器控制方法，步骤为①分别利用电容电流的电流传感器Hi1和滤波电感的电流传感器Hi2检测电容电流iC和并网电流iL2，采集得到电容电流反馈信号iC_of和并网电流反馈信号iL2_of；利用电网电压的电压传感器Hv2检测电网电压vg，采集得到电网电压前馈信号vg_fd；②根据iL2_of及iref，计算得误差信号e1③控制器对误差信号e1进行闭环处理，得到电容电流反馈信号iC_of的基准信号iC_ref；iC_ref与vg_fd相加，相加之后的信号与iC_of相减得误差信号e2；④利用误差信号e2，生成得到控制逆变桥开关管的PWM控制信号。本发明可以有效抑制电网电压对并网电流波形质量的影响，提高入网功率因数，并且并网电流波形质量好。
文档编号H02M7/5395GK102097824SQ20101061781
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者刘尚伟, 王学华, 阮新波 申请人:华中科技大学