本发明专利技术公开了一种改善并网电压源型逆变器系统稳定性的控制方法，包括：1)生成并网变流器调制波初始指令；2)计算电网侧电流控制环路增益T，获取在LCL滤波器的谐振频率ωr之前T的幅频特性曲线两次穿过0dB时对应的截止频率ω1及ω2，然后根据所述截止频率ω1及ω2得滞后补偿环节的s域传递函数；3)将滞后补偿环节的s域传递函数离散化，再将步骤1)得到的并网变流器调制波初始指令带入到离散化得到的滞后补偿环节的s域传递函数在数字控制器中的表示形式中，得变流器最终的调制波指令值；4)根据步骤3)得到的变流器最终的调制波指令值得调制信号，根据所述调制信号控制变流器各开关器件，本发明专利技术能够有效的改善系统的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自动控制领域，涉及一种改善并网电压源型逆变器系统稳定性的控制 方法。
技术介绍
近年来，伴随着我国经济的快速发展，能源短缺和环境污染等问题日益严重。为了 解决上述问题，以风力发电、光伏发电为代表的可再生能源得到了大规模的开发利用，从而 使得将新能源接入电网所需要的并网电压源型逆变器获得了广泛的应用。电压源型逆变器 又大都采用全控型电力电子开关器件配合PWM调制策略来进行工作，因此为了提高并网点 的电能质量，减少开关次纹波，变流器与电网之间的滤波器就必不可少。与传统的L滤波器 相比，LCL滤波器可以提供更加优秀的开关次纹波抑制能力，同时其体积和容量都较小，在 保障了并网点电能质量的同时节省了成本和占地面积，从而获得了工程应用的青睐。然而 LCL滤波器的谐振特性使得稳定的变流器系统设计变得更加困难与复杂。另外，在弱电网情 况下，网侧阻抗较大，即使基于LCL滤波器的并网电压源型逆变器系统单机运行是稳定的， 当其接入电网时，整个系统也极易产生不稳定的现象。 近年来，针对改善基于LCL滤波器的并网电压源型逆变器系统稳定性的控制方法 研究较多。其中一类解决方法是通过抑制LCL滤波器的谐振峰来达到改善系统稳定性的目 的。抑制LCL滤波器的谐振峰主要是通过加入额外阻尼的方法来实现。与传统的加入无 源器件的无源阻尼方法相比，有源阻尼的方法是通过反馈滤波器的状态变量形成双环控制 来实现，其不会产生额外的能量损耗。但是有源阻尼的方法需要额外的传感器来检测状态 变量，同时其双环控制的结构也较为复杂。进一步研究发现，当LCL滤波器的谐振频率大于 1/6倍的系统采样频率时，即使不加任何阻尼，通过变流器系统PffM延时环节的内在阻尼效 果也可以得到稳定的基于LCL滤波器的并网电压源型逆变器系统。这种设计使得变流器不 需要任何额外的阻尼或者传感器，只需自身的网侧电流反馈控制即可得到稳定的系统。然 而，为了获得足够的稳定裕度所需要的代价就是牺牲网侧电流控制器的带宽。另外，在弱电 网情况下，即使基于LCL滤波器的并网电压源型逆变器系统是稳定的，当其接入电网时，整 个系统也极易产生不稳定的现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种改善并网电压源型逆变 器系统稳定性的控制方法，该方法能够有效的改善并网电压源型逆变器系统的稳定性。 为达到上述目的，本专利技术所述的改善并网电压源型逆变器系统稳定性的控制方法 包括以下步骤： 1)生成并网变流器调制波初始指令及V 2)计算电网侧电流控制环路增益T，获取在LCL滤波器的谐振频率ω之前电网 侧电流控制环路增益T的幅频特性曲线两次穿过OdB时对应的截止频率〇^及ω 2，其中， ω'ω,，然后根据所述截止频率〇^及ω 2得滞后补偿环节的s域传递函数G1 (s); 3)将步骤2)得到的滞后补偿环节的s域传递函数G1 (s)离散化，得滞后补偿环节 的s域传递函数G1(S)在数字控制器中的表示形式，再将步骤1)得到的并网变流器调制波 初始指令￥。 3。_1^、￥。1)。_1^及￥(:(:。_ 1^带入到滞后补偿环节的8域传递函数61(8)在数字控制器 中的表示形式中，得变流器最终的调制波指令值\ a_raf、\b_raf及V; 4)将步骤3)得到的变流器最终的调制波指令值Vra_"f、及V进行SPffM 调制，得调制信号，最后根据所述调制信号控制变流器各开关器件。 步骤1)的具体操作为： I. 1)检测三相电网系统的网侧电压vsa、vsb& Vs。，然后根据三相电网系统的网侧 电压￥;33、￥;31 )及￥；3。通过锁相环？1^得到当前电网的角频率〇。与相位0; 1. 2)根据步骤I. 1)得到的当前电网的角频率ω。与相位Θ得三相网侧电流指令 isa-ref、-^sbref^^- sc-ref， I. 3)检测三相电网系统的网侧电流isa、isb及i sc，再将三相电网系统的网侧电流 isa、isb及i %与步骤1. 2)三相网侧电流指令i sa_ref、isb_ref及i S(：_ref?行作差运算，PR调节 器根据作差运算的结果得并网变流器调制波初始指令v^_ raf、及V ^_raf。 步骤I. 2)中三相网侧电流指令isa_raf、isb_raf及i s@f的表达式为： 其中，Isa、1&及I s。分别为三相网侧电流指令的幅值。 步骤2)中电网侧电流控制环路增益T的表达式为：T = Gjs) *Gd(s) ^Yni其中，Yni 为变流器的交流侧输出电压到网侧电流的小信号传递函数，GJs)为PR控制器的s域传递 函数，Gd(S)为变流器PffM环节延时的s域传递函数。 所述变流器的交流侧输出电压到网侧电流的小信号传递函数Yni的表达形式为： 其中，2。31及Z 2分别为LCL滤波器滤波电容阻抗、变流器侧电感阻抗及网侧电感 阻抗，Cf、Q、L 2分别为LCL滤波器电容值、变流器侧电感值及网侧电感值，r。、巧及r 2分别 为LCL滤波器滤波电容的寄生电阻、变流器侧电感的寄生电阻及网侧电感的寄生电阻。 PR控制器的s域传递函数Ge(S)的表达式为：其中，<及1分 别为PR控制器的比例系数和谐振系数。 变流器PffM环节延时的s域传递函数Gd(S)的表达式为： 其中，Ts为系统的采样周期。 滞后补偿环节的s域传递函数G1 (s)的表达式为： 其中，T1决定补偿环节零点位置，τ 2决定补偿环节极点位置， 步骤3)的具体操作为： 将步骤2)得到的滞后补偿环节的s域传递函数G1 (s)离散化，得滞后补偿环节的 s域传递函数G1 (s)在数字控制器中的表示形式为： 其中，x(k)为滞后补偿环节在第k个采样周期的输入，y(k)为滞后补偿环节在第 k个采样周期的输出；x(k-l)为滞后补偿环节在第k-Ι个采样周期的输入；y(k-l)为滞后 补偿环节在第k-Ι个采样周期的输出； 将步骤1)得到的变流器调制波初始指令Upf、及V。。。>作为滞后补偿环 节的输入X 00带入上式中，得Y1 (k)、y2 (k)及y3 (k)，然后将Y1 (k)、y2 (k)及y3 (k)依次作为 变流器最终的调制波指令值、Vdraf及V 。 本专利技术具有以下有益效果： 本专利技术所述的改善并网电压源型逆变器系统稳定性的控制方法在操作过程中，获 取在LCL滤波器的谐振频率之前电网侧电流控制环路增益T的幅频特性曲线两次穿过 OdB时对应的截止频率〇^及ω 2，然后根据所述截止频率〇^及ω 2得滞后补偿环节的s域 传递函数G1(S),从而在变流器原有网侧电流控制中引入滞后补偿环节，达到改善整个系统 稳定性的目的，然后再根据滞后补偿环节的s域传递函数G 1 (s)得到变流器最终的调制波 指令值，最后根据变流器最终的调制波指令控制变流器各开关器件，从而使整个系统正常 稳定工作。【附图说明】 图1为并网电压源型逆变器系统的电路原理图； 图2为传统单相网侧电流控制框图； 图3为本专利技术中变流器网侧电流的控制框图； 图4为本专利技术中有无滞后补偿环节三相网侧电流仿真波形图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述： 参考图1及图3,改善并网电压源型逆变器系统稳定性的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改善并网电压源型逆变器系统稳定性的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)生成并网变流器调制波初始指令vca0_ref、vcb0_ref及vcc0_ref；2)计算电网侧电流控制环路增益T，获取在LCL滤波器的谐振频率ωr之前电网侧电流控制环路增益T的幅频特性曲线两次穿过0dB时对应的截止频率ω1及ω2，其中，ω1<ω2，然后根据所述截止频率ω1及ω2得滞后补偿环节的s域传递函数Gl(s)；3)将步骤2)得到的滞后补偿环节的s域传递函数Gl(s)离散化，得滞后补偿环节的s域传递函数Gl(s)在数字控制器中的表示形式，再将步骤1)得到的并网变流器调制波初始指令vca0_ref、vcb0_ref及vcc0_ref带入到滞后补偿环节的s域传递函数Gl(s)在数字控制器中的表示形式中，得变流器最终的调制波指令值vca_ref、vcb_ref及vcc_ref；4)将步骤3)得到的变流器最终的调制波指令值vca_ref、vcb_ref及vcc_ref进行SPWM调制，得调制信号，最后根据所述调制信号控制变流器各开关器件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘进军，刘腾，刘增，窦青云，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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