一种LCL型单相并网逆变器功率控制及有源阻尼优化方法

摘要

本发明公开了一种LCL型单相并网逆变器功率控制及有源阻尼优化方法，采用等效同步坐标系PI控制器，采用全通滤波器构造两相虚拟正交系统，克服以往构造方法所用数据具有不同时性或引入噪声干扰的问题，实现并网电流在基频零稳定误差调节，提高系统稳定性。本发明实时反馈并网电流的一次微分和高频分量增加了系统阻尼，抑制LCL滤波器的谐振尖峰，并给出了优化的参数选择方法，将单电流反馈系数降为一变量，克服了单电流高频分量反馈中参数不易选取的缺点，提高了系统可靠性和动态性。

主权项

一种LCL型单相并网逆变器功率控制及有源阻尼优化方法，其特征在于，该方法为：1)在每个采样周期的起始点，LCL型单相并网逆变器的A/D采样电路对电网电压u_s和并网电流i_g及LCL型单相并网逆变器的逆变电路直流侧电容电压U_dc分别进行采样，并将采样数据送给LCL型单相并网逆变器的控制模块处理；2)对并网电流i_g通过全通滤波器获得β相虚拟正交信号i_β，构造出两相虚拟正交系统，获得两相正交电流i_α、i_β：$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\alpha }=i_g\\ i_{\beta }=\frac{{\omega }_0-s}{{\omega }_0+s}{i}_g\end{array}\right.;$其中,ω₀为工频角频率；s＝jω，j是虚部单位符号，ω为电网角频率；3)对i_α、i_β做αβ/dq坐标变换得到单相并网有功电流值i_d和并网无功电流值i_q；4)对直流侧参考电压U_dc^*和逆变电路直流侧电容电压U_dc做PI调节，获得直流侧稳压环节的并网电流有功电流指令值i_d^*，根据需补偿的无功功率Q_s确定无功电流的指令值i_q^*：$I_q^{*}=\sqrt{2}{Q}_s^{*}/U_s;$其中Q_s^*为补偿无功量，U_s为电网电压的有效值；5)对单相并网有功电流i_d、并网电流有功电流指令值i_d^*以及并网无功电流i_q、无功电流的指令值i_q^*分别进行PI调节，并对PI调节后的调整值做dq/αβ坐标变换得到指令信号i_1α、i_1β；6)对并网电流i_g引入3、5、7次谐波补偿器，获取补偿电流i₃，并将指令信号i_1α与补偿电流i₃作差获取电流信号i₀；7)对并网电流i_g引入反馈增加系统阻尼，得到并网电流反馈值；其中反馈系数为H₁(s):$H_1\left(s\right)=K_{d}s+\frac{K_c}{s+{\omega }_d}s;$其中K_d、K_c分别为并网电流微分、高频分量系数；其中，ω_res为LCL滤波器的谐振频率，ξ为并网电流反馈中LCL型逆变器的目标阻尼系数；8)将电流信号i₀与并网电流反馈值作差，得到SPWM调制波信号d；9)对SPWM调制波和三角载波进行双极性调制，得到逆变电路开关管的占空比信号，经LCL型单相并网逆变器的驱动保护电路，控制逆变电路开关管的开通与关断。