三相LCL型光伏并网逆变器控制方法技术

本发明专利技术主要提出一种改进型三相LCL型光伏并网逆变器控制方法，其特征在于采用电流电压三闭环控制，具体如下：第一步，获取电网电流信号ia、ib、ic，由锁相环获得同步电流信号经过abc/αβ坐标变换得到静止坐标系中的电流信号isα、isβ；第二步，将直流母线电压Udc与参考值Uref的差值送入比例谐振控制器(PR)，并在其传递函数

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】改进型三相LCL型光伏并网逆变器控制方法 本专利技术涉及一种改进型三相LCL型光伏并网逆变器控制方法。
技术介绍
光伏发电具有诸多优势，并且技术也日趋成熟。并网逆变器作为光伏发电系统的 核心环节，在并网控制系统中可承担光伏电池阵列的最大功率跟踪、直流升压逆变、防孤岛 保护等作用。LCL型光伏并网逆变器相对于传统并网逆变器加入了LCL型滤波器。虽然其 具有抑制高次谐波的能力，但增加了其控制策略的难度。目前，已有一些文献针对LCL型光 伏并网逆变器提出了具体的控制方法。2010年第30期《中国电机工程学报》中的"LCL型 并网逆变器中重复控制方法研究" 一文运用重复控制与PI控制相结合的复合控制方法，因 PI控制无法在保证系统稳定性的同时获得足够的针对电网电压中工频谐波的抑制能力故 需采用重复控制作为对PI控制的LCL型并网逆变器在抑制电网电压谐波的能力上是一种 比较好的补充，对于LCL并网逆变器，重复控制与PI控制相结合是一种能够提高系统抑制 低频谐波能力的复合控制方法。2011年第12期《中国电机工程学报》中的"带LCL输出滤 波器的并网逆变器控制策略研究"提出一种基于逆变器侧电流闭环和电容电流前馈的并网 逆变器控制策略，通过逆变器侧电流间接控制并网电流。该控制策略能够保证系统稳定和 单位功率因数运行，并且整个控制过程无需增加额外的传感器，降低了系统成本，增强了系 统可靠性。2012年第27期《中国电机工程学报》中的"LCL滤波并网逆变器的控制策略"一 文中采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制，电 网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素，且可以直接控制入网电流的单位 功率因数，采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼，从而可抑制系统振荡，增加 系统稳定性。2013年第6期《中国电机工程学报》中的"逆变器侧电流反馈的LCL并网逆 变器电网电压前馈控制策略" 一文中采用一种适用于逆变器侧电流反馈LCL并网逆变器的 完全电网电压前馈控制策略，该策略能完全消除电网电压对电网电流的影响，并且并网功 率因数得到了大大的提升。
技术实现思路
本专利技术主要提出一种改进型三相LCL型光伏并网逆变器控制方法，其特征在于采 用电流电压三闭环控制，具体步骤如下： 具体实施步骤如下： 第一步，从电网侧获取电流信号ia、ib、i。，经过锁相环（PLL)获得同步电流信号，再经 过abc/a0坐标变换，得到静止坐标系中的电流信号isa、isP; 第二步，采样计算得到直流母线电压Ud。并与参考值U进行比较，所得误差经过比例 控制（PR)器，为了解决PR控制在基波频率处增益为无穷大及在其他频率处的增益呈衰减 趋势问题，在原有传递函数(Kp为比例环节的系数，1^为积分环节的系 S'十OJqm 数，…为谐振角频率）的基础上增加二阶广义积分Ms)得到新传递函数Gp+Hjs)，具有 无需坐标变换，在静止坐标系下便能达到零稳态误差的特点； 第三步，PR调节器输出的电流信号^分别与isa、is{!进行加减计算得到电流 信号，为提高PR控制器抑制并网谐波电流及跟踪各种扰动的能力引入重复控制，为稳定三 相LCL型逆变器控制系统阻尼存在的谐振峰，将上述输出信号与比例（P)控制器的内环电 容电流信号求和，再进行a0/abc坐标变换后产生相应的空间矢量脉宽调制信号（SVPWM) 来控制功率管开关。【附图说明】 图1三相LCL并网逆变器系统的控制结构图 图2并网电流波形图 图3改进型复合控制实验波形图 仿真与实验结果分析 利用Matlab/Simulink仿真软件搭建系统仿真模型，仿真参数如下：电网电压 220V/50HZ，直流侧母线电压380V，设定IGBT为全桥逆变形式，直流侧电容(^为7500yF，机 侦_波电感1. 2mH，网侧滤波电感L2为0. 4mH，滤波电容C为10yF，直流侧电压参考值 为700V，开关频率匕为10kHz。仿真中，假定网侧电压有较大波动，其谐波总畸变率（Total HarmonicDistortion，THD)为4. 6%。图2(a)为传统复合控制下的并网电流波形，（b)为 改进型控制下的并网电流波形。从仿真结果可以看出将比例谐振（PR)控制器引入复合控 制中能够有效改善了系统的并网电流波形。 为了验证上述控制方法的效果，搭建了一台10kW的LCL型光伏并网逆变器实验样 机。实验平台主要包括主电路结构和辅助电源、采样电路结构和控制器。实验参数参照仿 真参数，其中控制器硬件部分采用（DSP)TMS320F28027。在该实验平台上对本专利技术的新型三 相LCL型光伏并网逆变器的控制器进行实验验证。 图3 (a)显示为采用新型控制器下三相LCL型光伏并网逆变器并网输出电压电流的实 验波形。采用HDGC3510电能质量分析仪对图3(a)中的输出电流进行分析可得图3(b)并 网电流谐波分析图，从图中可以看出稳态电流的各次谐波含量均在0.5%以下，采用改进型 复合控制对谐波具有明显的抑制作用，使并网电流波形符合国标的要求。实验结果证明了 该方法的有效性和可行性。【主权项】1.本专利技术主要提出一种改进型三相LCL光伏并网逆变器控制方法，其特征在于采用电 流电压三闭环控制，具体步骤如下： 第一步，从电网侧获取电流信号ia、ib、i。，经过锁相环（PLL)获得同步电流信号，再经 过abc/α β坐标变换，得到静止坐标系中的电流信号isa、is{!; 第二步，采样计算得到直流母线电压Ud。并与参考值U 进行比较，所得误差经过比例 控制（PR)器，为了解决PR控制在基波频率处增益为无穷大及在其他频率处的增益呈衰减 趋势问题，在原有传递函数1(Kp为比例环节的系数，K为积分环节的系 数，ω。为谐振角频率）的基础上增加二阶广义积分H i (s)得到新传递函数Gpi^H1 (s)，具有 无需坐标变换，在静止坐标系下便能达到零稳态误差的特点； 第三步，PR调节器输出的电流信号分别与isa、isP进行加减计算得到电流 信号，为提高PR控制器抑制并网谐波电流及跟踪各种扰动的能力引入重复控制，为稳定三 相LCL型逆变器控制系统阻尼存在的谐振峰，将上述输出信号与比例（P)控制器的内环电 容电流信号求和，再进行a β/abc坐标变换后产生相应的空间矢量脉宽调制信号（SVPffM) 来控制功率管开关。【专利摘要】本专利技术主要提出一种改进型三相LCL型光伏并网逆变器控制方法，其特征在于采用电流电压三闭环控制，具体如下：第一步，获取电网电流信号ia、ib、ic，由锁相环获得同步电流信号经过abc/αβ坐标变换得到静止坐标系中的电流信号isα、isβ；第二步，将直流母线电压Udc与参考值Uref的差值送入比例谐振控制器(PR)，并在其传递函数的基础上增加二阶广义积分Hi(s)，得到第三步，PR调节器输出的电流信号分别与isα、isβ进行加减计算得到电流信号，并与比例控制器(P)的内环电容电流信号之和进行αβ/abc坐标变换，产生相应的SVPWM信号控制功率管。仿真和实验结果表明，该方法有效改善了系统的并网电流波形，获得了高品质并网电流。【IPC分类】H02M7/5387【公开号】CN105186906本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术主要提出一种改进型三相LCL光伏并网逆变器控制方法，其特征在于采用电流电压三闭环控制，具体步骤如下：第一步，从电网侧获取电流信号ia、ib、ic，经过锁相环(PLL)获得同步电流信号，再经过abc/αβ坐标变换，得到静止坐标系中的电流信号isα、isβ；第二步，采样计算得到直流母线电压Udc并与参考值Uref进行比较，所得误差经过比例控制(PR)器，为了解决PR控制在基波频率处增益为无穷大及在其他频率处的增益呈衰减趋势问题，在原有传递函数(Kp为比例环节的系数，Ki为积分环节的系数，ω0为谐振角频率)的基础上增加二阶广义积分Hi(s)得到新传递函数Gpr+Hi(s)，具有无需坐标变换，在静止坐标系下便能达到零稳态误差的特点；第三步，PR调节器输出的电流信号分别与isα、isβ进行加减计算得到电流信号，为提高PR控制器抑制并网谐波电流及跟踪各种扰动的能力引入重复控制，为稳定三相LCL型逆变器控制系统阻尼存在的谐振峰，将上述输出信号与比例(P)控制器的内环电容电流信号求和，再进行αβ/abc坐标变换后产生相应的空间矢量脉宽调制信号(SVPWM)来控制功率管开关。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李圣清，白建祥，唐琪，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43