专利名称：一种lcl滤波并网逆变器的双电流环控制方法
技术领域：
本发明涉及一种LCL滤波并网逆变器的双电流环控制方法，用来实现LCL滤波并网逆变器的直接入网电流控制，以提高入网电流的波形质量和功率因数。
背景技术：
由于并网逆变器输出侧通过串联LCL滤波器再连接到电网，更有利于逆变器在较低开关频率下获得高质量的进网电流，所以LCL滤波的并网逆变器作为新能源并网发电的关键设备，近年来得到了广泛关注，然而LCL滤波器的引入提高了系统的阶数，对系统的控制策略提出了更高要求。采用典型并网电流直接单闭环控制的LCL滤波并网逆变器系统， 是不稳定的；采用电感或电容端串并联阻尼的控制方法，可以避免系统不稳定，但却造成了功率损耗；采用控制桥臂电流，或通过控制其他电流变量来实现对并网电流的间接控制方法，改善了闭环系统的稳定性，但是间接电流控制难以做到进网电流的单位功率因数运行， 而且容易受到电网电压畸变和背景谐波干扰的影响。因此，研究新型LCL滤波并网逆变器入网电流的控制方法具有重要的理论意义和实用价值。
发明内容
本发明旨在为LCL滤波并网逆变器提供一种新型的直接入网电流控制方法、这种方法既能保证系统稳定性的要求，又能提高入网电流的波形质量和功率因数，同时又有利于保护桥臂开关管，确保系统的安全可靠运行。本发明所述的一种LCL滤波并网逆变器的双电流环控制方法，如附图1所示，包括基于高频开关三相逆变桥、连接逆变桥和电网的LCL滤波器、用于检测各电感电流的检测变送器、电网电压的锁相模块、将三相静止坐标下的三相电流转换成两相同步旋转坐标系下两相电流的坐标变换单元1和坐标变换单元2、分别用于将电网侧的三相电流和逆变桥侧的三相电流进行坐标变换、4个用于电流误差调节的的电流调节器。主要控制过程描述如下首先将静止坐标系下的网侧电感电流Luu1和逆变桥侧电感电流ia2、b2、。2分别变换成两相旋转坐标系下的电流和，然后将idl与控制并网电流的给定参考信号i/ 进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器1 (PI1)，调节器1的输出信号作为逆变桥侧电流分量id2的给定信号，与id2进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器2 (PI2)，将与控制并网电流的给定参考信号/进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器3 (PI3)，调节器3的输出信号作为逆变桥侧电流分量iq2的给定信号，与 iq2进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器4 (PI4)，再把调节器2和调节器4 的输出信号及电网电压的相位信号送给SVPWM模块，由SVPWM模块输出的开关驱动信号经驱动电路后控制逆变桥开关管的工作，以控制并网逆变器系统的入网电流相位和幅值。与现有的LCL滤波并网电流的控制方法相比，本发明所提出的LCL滤波并网逆变器双电流环控制方法有如下突出优点1)通过外环控制实现了入网电流的直接控制，既有利于提高入网电流的控制精度，又提高了入网电流的功率因数，而且对电网电压畸变和背景谐波干扰具有较强的抑制能力；2)通过同时采样逆变桥侧电感电流增加的内环控制，不仅提高了系统的稳定性， 而且有助于桥臂开关的保护，提高系统的可靠性。本发明所提出的LCL并网逆变器的双电流环控制方法，具有控制精度高、功率因数高、系统可靠性高等突出优点，非常适合于太阳能光伏，燃料电池、风力等新能源并网发电系统，而且采用各种形式PWM控制的单相和三相LCL并网逆变器均可使用本发明的方法。
附图1是本发明的整体结构框图。附图2是稳态运行时电网电压、逆变器侧电感电流、网侧入网电流及调制波波形。附图3是A相并网电流的频谱分析结果。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细描述本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。附图1所示的是本发明提出的一种LCL滤波并网逆变器的双电流环控制方法的整体结构框图，其特征在于包括包括直流输入电源Vd、输入侧电容C1、基于高频开关脉宽调制控制的三相逆变器、用于逆变器与电网连接的LCL滤波器、连接电网侧的电感为Lla、Llb、Llc;、 连接逆变桥侧的电感为L2a、L2b, L2。、三个滤波电容C2、C3和C4、网侧三相电流检测变送器1、 逆变桥侧三相电流检测变送器2、首先将三相静止坐标系下的网侧电流检测信号ial、bl、el变换成两相旋转坐标系下的电流id^，将三相静止坐标系下的逆变桥侧电流检测信号ia2、b2、 。2变换成两相旋转坐标系下的电流，然后将idl与控制并网电流的给定参考信号i/进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器1 (PI1)，调节器1的输出信号作为逆变桥侧电流分量id2的给定信号，与id2进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器 2 (PI2)，将与控制并网电流的给定参考信号进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器3 (PI3)，调节器3的输出信号作为逆变桥侧电流分量iq2的给定信号，与iq2 进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器4 (PI4)，再把调节器2和调节器4的输出信号及电网电压的相位信号送给SVPWM模块，由SVPWM模块输出的开关驱动信号经驱动电路后控制逆变桥开关管的工作，以控制并网逆变器系统的入网电流相位和幅值。为说明本发明的正确性和可行性，对一台IOkVA的三相逆变器并网运行系统进行了仿真验证。仿真参数为直流母线电压690V，电网电压为380V，开关频率为20kHz，开关的死区设置为3 μ s，交流侧滤波器参数为Ll = 0. 8mH, L2 = 1. 4mH, C = 5 μ F。附图2和3 为该实施例的具体仿真实验波形。附图2表示稳态运行时电网电压、逆变器侧电感电流、并网电流及调制波波形，附图3是A相并网电流的频谱分析结果，可以看出，网侧电流THD为仅1.四％，网侧电流的相位与电网电压非常接近，系统实现了低谐波，高功率因数并网运行。
权利要求
1. 一种LCL滤波并网逆变器的双电流环控制方法，其特征在于包括直流输入电源Vd、 输入侧电容C1、基于高频开关脉宽调制控制的三相逆变器、用于逆变器与电网连接的LCL滤波器、连接电网侧的电感为Lla、Llb、Li。、连接逆变桥侧的电感为L2a、L2b、L2。、三个滤波电容C2、 C3和c4、网侧三相电流检测变送器1、逆变桥侧三相电流检测变送器2、首先将三相静止坐标系下的网侧电流检测信号itbid变换成两相旋转坐标系下的电流itu，将三相静止坐标系下的逆变桥侧电流检测信号ia2、b2、。2变换成两相旋转坐标系下的电流Uw，然后将idl与控制并网电流的给定参考信号i/进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器1， 调节器1的输出信号作为逆变桥侧电流分量id2的给定信号，与id2进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器2，将与控制并网电流的给定参考信号i/进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器3，调节器3的输出信号作为逆变桥侧电流分量iq2 的给定信号，与‘进行比较，比较后输出的误差信号送给比例积分调节器4，再把调节器2 和调节器4的输出信号及电网电压的相位信号送给SVPWM模块，由SVPWM模块输出的开关驱动信号经驱动电路后控制逆变桥开关管的工作，以控制并网逆变器系统的入网电流相位和幅值。
全文摘要
一种LCL滤波并网逆变器的双电流环控制方法，属于逆变器控制领域。该方法利用两组电流传感器分别采样网侧电感电流和逆变桥侧电感电流，将静止坐标系下的网侧电感电流ia1、b1、c1和逆变桥侧电感电流ia2、b2、c2分别变换成两相旋转坐标系下的电流id1、q1、和id2、q2，然后将id1与id2作为有功电流控制环的反馈变量，将iq1与iq2作为无功电流控制环的反馈变量，再将两个控制环的输出信号及电网电压的相位信号送给SVPWM模块，由此模块输出相应的开关驱动信号，从而控制逆变器的入网电流波形质量。本发明的方法，具有控制精度高、功率因数高、而且便于桥臂开关管的保护等优点。
文档编号H02M7/5387GK102340257SQ201110257308
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者胡雪峰, 陈家伟, 陈杰, 龚春英 申请人:南京航空航天大学