专利名称：光伏并网用逆变器中lcl滤波器混合阻尼参数设计方法
技术领域：
本发明涉及一种减小控制非理想因素影响以及增强阻尼适应性的光伏并网用LCL 滤波器阻尼方法，属于新能源并网发电技术领域。
背景技术：
随着化石能源逐步枯竭，可再生能源发电成为世界重视的问题。光伏发电作为正在兴起的重要新能源，格外受到关注。太阳能是一种清洁、取之不尽的可再生能源，我国太阳能辐射资源丰富，可开发量巨大。全球近十年来光伏发电的装机容量呈现指数增长的趋势，并且90%为并网发电系统。因此，发展并改进光伏并网发电技术，高效利用太阳能，更多地向电网注入高电能质量的清洁能源，对于人类的可持续性发展、资源的节约、环境的保护和改善非常有利。要向电网注入太阳能，就必须使得电能满足符合电网规定的电能质量标准，即并网电流谐波含量必须低于某一限值。对于光伏逆变器，其器件的开关动作不可避免地将产生谐波，并网电流必须经过滤波装置才能符合并网标准。对于小容量光伏逆变器，单电感滤波即可实现滤波功能。而大容量系统电感量过大使得系统的动态性能变差，滤波器上的损耗过大。1995年，M. Lindgren等人提出了用LCL滤波器代替单L滤波器，来解决大容量变化装置滤波电感大，系统动态性能变差的问题。LCL滤波不仅有效地减小了总的滤波电感值，而且对于高频谐波的衰减能力进一步加强。然而LCL滤波器的固有特性决定了其对于某一特定频率的谐波阻抗为零，这将引起谐振问题并将该次谐波放大，造成系统不稳定。目前解决这一问题的方法主要有被动阻尼法，即在LCL滤波器的电容上串联阻尼电阻对谐振起到衰减作用；主动阻尼法，即通过控制算法的改进来消除谐振，主要包括多环多反馈量控制法和零极点配置法。前者主要是通过增加新的发馈量如滤波电容电流、率从电感电压、 滤波电容电压等进行谐振点的抑制，后者在电流控制环中通过零极点配置对谐振的极点进行消除。目前被动阻尼和多环多反馈量控制的主动阻尼都有了成熟的产品问世。无论是主动阻尼还是被动阻尼，都会受一些因素的影响。被动阻尼较为简单，不受控制器非理想因素如延迟等的影响，但是弱电网接入时电网电感会削弱阻尼效果；由于谐振的最主要特点是电容电流的急剧增加，所以以电容电流为附加反馈量的虚拟电阻法在主动阻尼中最为常见。无论是多环多反馈量控制，还是零极点配置法，都严格受到控制参数特别是延迟的影响。零极点配置法虽然省略了传感器，但是参数适应性较差。所以，主动阻尼和被动阻尼有着互补的一些特性，将两种方法结合起来形成协同阻尼控制系统，可以同时满足电网适应性，同时将控制延迟和参数变化的影响降低。
发明内容
本发明针对常规的光伏并网LCL滤波器阻尼控制难以同时兼顾电网参数适应性、 阻尼电阻损耗、控制非理想因素影响的问题而提出的一种应用在光伏并网系统LCL滤波器阻尼设计方法。通过主动阻尼和被动阻尼部分的协同工作，一方面较小阻尼电阻从而降低阻尼损耗，另一方面使得阻尼系统无论对于电网电感的变化还是控制器的参数非理想因素都具有较强的适应性。目前已有的国内产品大多采用被动阻尼，阻尼电阻设计过大则损耗较大降低了发电效率；阻尼电阻偏小则在弱电网接入时会因电网电感较大而导致阻尼效果被削弱。而采用主动阻尼的产品较为少见，部分运行现场仍出现了局部谐振出现高次谐波的问题，而国外公司采用主动阻尼较为普遍。目前光伏并网系统的LCL滤波装置阻尼控制都是单一的形式，存在着鲁棒性等方面的一些缺陷。本发明针对LCL滤波的光伏并网装置的具体情况，采用主动阻尼与被动阻尼相结合的方法，减小了阻尼损耗，增强了鲁棒性和参数适应性。本发明的特征在于步骤⑴初始化LCL滤波器的参数L1为LCL滤波器的逆变侧电感值；L2为LCl滤波器的点网侧电感值；Cf为LCL滤波器的滤波电容值；接入点的电网电感Lg的变化取值范围小于1. 6mH ；步骤⑵初始化总阻尼系数ζ，主动阻尼系数Cad以及被动阻尼系数ζΡΙ)，其中
权利要求
1.光伏并网逆变系统中LCL滤波器混合阻尼参数设计方法，其特征在于，是在计算机中依次按以下步骤进行仿真设计的步骤⑴初始化LCL滤波器的参数L1为LCL滤波器的逆变侧电感值；L2为LCl滤波器的点网侧电感值；Cf为LCL滤波器的滤波电容值；接入点的电网电感Lg的变化取值范围小于1. 6mH ；步骤O)初始化总阻尼系数ζ，主动阻尼系数^ad以及被动阻尼系数ζΡΙ)，其中ζ=I +1 .s AD s PD ·ζ = 0. 1，ζ AD = 0.05，ζ PD = 0. 05 ；按照下式计算主动阻尼的电容电流反馈系数k和被动阻尼电阻阻值&
全文摘要
光伏并网逆变器中LCL滤波器混合阻尼参数设计方法，属于新能源和分布式并网发电的技术领域，其特征在于采用了主动阻尼和被动阻尼协同工作的方法对LCL滤波器的谐振进行抑制。主动阻尼部分采用滤波器电容电流反馈的控制方法，被动阻尼部分采用滤波电容串联阻尼电阻的方法。对于一个LCL滤波器，在保证足够的阻尼系数的情况下，计算被动阻尼所需的阻尼电阻大小，以及主动阻尼的反馈系数，并对设计的协同控制阻尼方案进行校验，阻尼电阻的损耗尽可能小，系统控制延迟不对阻尼运行产生影响，且阻尼对于强电网接入和偏远地区弱电网接入均具有适应性。它适用于采用LCL滤波的并网光伏发电系统，以及燃料电池、风力发电并网系统。
文档编号H02J3/38GK102263417SQ201110170549
公开日2011年11月30日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者袁立强, 贺凡波, 赵争鸣, 雷一, 鲁思兆, 鲁挺 申请人:清华大学