一种逆变器及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种逆变器及其控制方法，包括逆变电路、LCL滤波电路和驱动控制电路，所述的逆变电路一端与直流电源连接，另一端通过LCL滤波电路后与负载或电网连接，所述的驱动控制电路包括采样模块、控制模块和驱动模块，所述的采样模块与LCL滤波电路连接，所述的驱动模块与逆变电路连接，所述的控制模块分别连接采样模块和驱动模块；所述的控制模块根据采样模块采样得到的LCL滤波电路的电流值，进行前馈控制产生第二调制信号至驱动模块，所述的驱动模块产生驱动信号控制逆变电路中的开关，与现有技术相比，本发明专利技术具有有效抑制电路谐振、抗干扰能力好、控制简单和响应速度快等优点。

An inverter and its control method

The invention relates to an inverter and a control method thereof, including an inverter circuit, an LCL filter circuit and a drive control circuit, wherein one end of the inverter circuit is connected with a DC power supply, the other end is connected with a load or a power grid through an LCL filter circuit, the drive control circuit includes a sampling module, a control module and a drive module, and the sampling module is connected with an LCL filter circuit, The driving module is connected with the inverter circuit, and the control module is connected with the sampling module and the driving module respectively; the control module carries out feed-forward control to generate the second modulation signal to the driving module according to the current value of the LCL filter circuit obtained by sampling the sampling module, and the driving module generates the driving signal to control the switch in the inverter circuit, compared with the prior art, The invention has the advantages of effectively suppressing circuit resonance, good anti-interference ability, simple control, fast response speed, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种逆变器及其控制方法
本专利技术涉及逆变器控制领域，尤其是涉及一种逆变器及其控制方法。
技术介绍
我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电，如我国西北地区使用较多的太阳能用户照明系统以及远离电网的微波站供电系统均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，光伏并网逆变器用于将光伏组件产生的直流电转换成交流电后送入电网。但是经过逆变器后输出的电流含有高频谐波分量，为了减少逆变器输出的高频谐波分量，得到高质量的输出电流，通常选择LCL滤波器滤除谐波，然而LCL滤波器是一个高阶系统，其高阶特性会使逆变器的输出电流产生无阻尼谐振，降低并网逆变器运行稳定性。因此需要对无阻尼谐振进行抑制，抑制LCL滤波器的无阻尼谐振的方法有无源阻尼和有源阻尼两类。无源阻尼主要是在LCL滤波器中的电感或电容上串联或并联电阻，但这种方法会引入额外的损耗；有源阻尼是引入适当的状态变量来抑制无阻尼谐振。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种逆变器及其控制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种逆变器，该逆变器连接在直流电源和负载或电网之间，所述的逆变器包括逆变电路、LCL滤波电路和驱动控制电路，所述的逆变电路一端与直流电源连接，另一端通过LCL滤波电路后与负载或电网连接，所述的LCL滤波电路为有源阻尼滤波电路，所述的驱动控制电路包括采样模块、控制模块和驱动模块，所述的采样模块与LCL滤波电路连接，所述的驱动模块与逆变电路连接，所述的控制模块分别连接采样模块和驱动模块；所述的控制模块根据采样模块采样得到的LCL滤波电路的电流值，进行前馈控制产生第二调制信号至驱动模块，所述的驱动模块产生驱动信号控制逆变电路中的开关。进一步地，所述的采样模块对LCL滤波电路中的逆变电路输出电流采样，得到逆变电流输出采样值，对LCL滤波电路中的滤波电容电流采样，得到电容电流采样值，所述的逆变电流输出采样值和电容电流采样值分别输入控制模块，作为控制模块控制逆变电流开关的依据。进一步地，所述的控制模块包括第一控制器GPR(S)、第二控制器P、第三控制器K(S)和延时器Gd(S)，所述的第一控制器GPR(S)输入误差电流信号，输出第一调节控制信号，所述的第二控制器P输入第二调节控制信号，输出第一调制信号，所述的第三控制器K(S)输入第一调制信号，输出电容电流前馈参考值，所述的延时器Gd(S)输入第一调制信号，输出第二调制信号；所述的误差电流信号通过逆变电流输出参考值减去逆变电流输出采样值得到，所述的第二调节控制信号通过第一调节控制信号减去电容电流前馈信号得到，所述的电容电流前馈信号通过电容电流前馈参考值加上电容电流采样值得到。进一步地，利用等效电路，所述的控制模块为包括第一控制器GPR(S)、第四控制器C(S)和延时器Gd(S)的等效电路，简化控制模块的结构复杂度，所述的第一控制器GPR(S)输入误差电流信号，输出第一调节控制信号，所述的第四控制器C(S)输入第三调节控制信号，输出第一调制信号，所述的延时器Gd(S)输入第一调制信号，输出第二调制信号；所述的误差电流信号通过逆变电流输出参考值减去逆变电流输出采样值得到，所述的第三调节控制信号通过第一调节控制信号减去电容电流采样值得到。进一步地，驱动模块包括相互连接的驱动子电路和调制解调子电路，所述的驱动子电路与逆变电路连接，所述的调制解调子电路与延时器Gd(S)连接，所述的第二调制信号经过调制解调子电路后输出驱动信号，所述的驱动信号经过驱动子电路控制逆变电路中的开关，根据控制模块的信号来控制逆变电路的开关，提供良好的有源阻尼效果。一种所述的逆变器的控制方法，包括以下步骤：1)采样逆变电流输出采样值，将逆变电流输出参考值减去逆变电流输出采样值，得到误差电流信号；2)采样电容电流采样值，通过控制模块对误差电流信号和电容电流采样值进行计算得到第二调制信号；3)将第二调制信号输入调制解调子电路，输出驱动信号，驱动信号经过驱动子电路控制逆变电路中的开关。进一步地，所述的步骤2)具体包括：211)第一控制器GPR(S)对误差电流信号计算，得到第一调节控制信号；212)第一调节控制信号减去电容电流前馈信号，得到第二调节控制信号；213)第二控制器P对第二调节控制信号计算，得到第一调制信号；214)第三控制器K(S)对第一调制信号计算，得到电容电流前馈参考值；215)电容电流前馈参考值与电容电流采样值求和，得到电容电流前馈信号；216)延时器Gd(S)对第一调制信号计算，得到第二调制信号。进一步地，对于简化的等效电路，所述的步骤2)具体包括：221)第一控制器GPR(S)对误差电流信号计算，得到第一调节控制信号；222)第一调节控制信号减去电容电流采样值，得到第三调节控制信号；223)第四控制器C(S)对第三调节控制信号计算，得到第一调制信号；224)延时器Gd(S)对第一调制信号计算，得到第二调制信号。进一步地，所述的第一控控制器GPR(S)的计算式为：ωL＝2πfLfL＝50Hz其中，fL为电网频率，KP为比例增益，KR为谐振增益，ωPR为补偿电网频率fL波动的共振部分的带宽；所述的第二控制器P为常量；所述的第三控制器K(S)的计算式为：其中，KPFC为常量，Ts为控制器的采样周期；所述的延时器Gd(S)的计算式为：进一步地，所述的第一控制器GPR(S)的计算式为：ωL＝2πfLfL＝50Hz其中，fL为电网频率，KP为比例增益，KR为谐振增益，ωPR为补偿线路频率fL波动的共振部分的带宽；所述的第四控制器C(S)的计算式为：其中，P为常量，KPFC为常量，Ts为控制器的采样周期；所述的延时器Gd(S)的计算式为：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)适应性强：本专利技术的逆变器实现了有源阻尼，并扩大了阻尼区域，能够适应电网的变化以及滤波器参数的变化；2)抗干扰能力好：能在更高频率下提供更好的噪声抑制能力，具有较好的抗干扰能力和跟踪性能，稳态误差几乎为零；3)响应速度快：具有更大的带宽，在瞬态条件下更快的动态响应，能够避免与低阶谐波相互作用；4)控制简单、损耗低：有效抑制电路谐振，同时控制方法简单，并且在电源正常工作时不产生额外的损耗。附图说明图1为本专利技术逆变器的第一实施例框图；图2为本专利技术逆变器的第二实施例框图。其中，1、逆变电路，2、LCL滤波电路，3、驱动控制电路，ic、电容电流采样值，i1、逆变电流输出采样值，δ0、误差电流信号，δ1、第一调节控制信号，δ2、第二调节控制信号，ic*、电容电流前馈参考值，um本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆变器，该逆变器连接在直流电源(V

【技术特征摘要】
1.一种逆变器，该逆变器连接在直流电源(VDC)和负载或电网之间，所述的逆变器包括逆变电路(1)、LCL滤波电路(2)和驱动控制电路(3)，所述的逆变电路(1)一端与直流电源(VDC)连接，另一端通过LCL滤波电路(2)后与负载或电网连接，其特征在于，所述的LCL滤波电路(2)为有源阻尼滤波电路，所述的驱动控制电路(3)包括采样模块、控制模块和驱动模块，所述的采样模块与LCL滤波电路(2)连接，所述的驱动模块与逆变电路(1)连接，所述的控制模块分别连接采样模块和驱动模块；
所述的控制模块根据采样模块采样得到的LCL滤波电路(1)的电流值，进行前馈控制产生第二调制信号(um’)至驱动模块，所述的驱动模块产生驱动信号(Vd)控制逆变电路(1)中的开关。


2.根据权利要求1所述的一种逆变器，其特征在于，所述的采样模块对LCL滤波电路(2)中的逆变电路输出电流采样，得到逆变电流输出采样值(i1)，对LCL滤波电路(2)中的滤波电容电流采样，得到电容电流采样值(ic)，所述的逆变电流输出采样值(i1)和电容电流采样值(ic)分别输入控制模块。


3.根据权利要求2所述的一种逆变器，其特征在于，所述的控制模块包括第一控制器GPR(S)、第二控制器P、第三控制器K(S)和延时器Gd(S)，所述的第一控制器GPR(S)输入误差电流信号(δ0)，输出第一调节控制信号(δ1)，所述的第二控制器P输入第二调节控制信号(δ2)，输出第一调制信号(um)，所述的第三控制器K(S)输入第一调制信号(um)，输出电容电流前馈参考值(ic*)，所述的延时器Gd(S)输入第一调制信号(um)，输出第二调制信号(um’)；
所述的误差电流信号(δ0)通过逆变电流输出参考值(i1*)减去逆变电流输出采样值(i1)得到，所述的第二调节控制信号(δ2)通过第一调节控制信号(δ1)减去电容电流前馈信号(ε0)得到，所述的电容电流前馈信号(ε0)通过电容电流前馈参考值(ic*)加上电容电流采样值(ic)得到。


4.根据权利要求2所述的一种逆变器，其特征在于，所述的控制模块包括第一控制器GPR(S)、第四控制器C(S)和延时器Gd(S)，所述的第一控制器GPR(S)输入误差电流信号(δ0)，输出第一调节控制信号(δ1)，所述的第四控制器C(S)输入第三调节控制信号(δ3)，输出第一调制信号(um)，所述的延时器Gd(S)输入第一调制信号(um)，输出第二调制信号(um’)；
所述的误差电流信号(δ0)通过逆变电流输出参考值(i1*)减去逆变电流输出采样值(i1)得到，所述的第三调节控制信号(δ3)通过第一调节控制信号(δ1)减去电容电流采样值(ic)得到。


5.根据权利要求3或4所述的一种逆变器，其特征在于，所述的驱动模块包括相互连接的驱动子电路和调制解调子电路，所述的驱动子电路与逆变电路连接，所述的调制解调子电路与延时器Gd(S)连接，所述的第二调制信号(um’)经过调制解调子电路后输出驱动信号(Vd)，所述的驱动信号(Vd)经过驱动子电路控制逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：塔里贝，曼苏乐，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31