一种含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分析方法技术

本发明专利技术公开了一种含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分析方法，包括步骤一、含LCL滤波器离网单相逆变器的状态方程的建立；步骤二、建立含LCL滤波器离网单相逆变器的平均方程；步骤三、采用计算机对含LCL滤波器离网单相逆变器的平均方程进行雅可比矩阵处理，获取雅可比矩阵J的特征多项式；四、获取含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分岔点。本发明专利技术方法步骤简单，设计合理，基于含LCL滤波器离网单相逆变器的状态方程建立了含LCL滤波器的离网单相电压型全桥逆变器的平均模型，进行慢尺度分析，为工程上阻尼电阻和比例系数的选取提供了依据，实用性强。实用性强。实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分析方法


[0001]本专利技术属于慢尺度分析
，具体涉及一种含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分析方法。

技术介绍

[0002]随着并网光伏发电技术的发展，大功率并网发电已经成为光伏发电的发展主流。在大功率并网光伏发电系统中，为了降低开关损耗和电磁干扰，并网逆变器通常采用较低的开关频率。为了满足并网谐波要求，这就需要提高传统L型滤波电路的电感值，这样不仅会增大滤波器体积，而且降低了电流内环的响应速度。因此，在大功率并网光伏发电系统中，并网逆变器往往采用LCL滤波电路。LCL滤波电路的谐振特性直接影响到逆变器的稳定性，进而对整个发电系统的安全稳定运行造成影响。因此，有必要对LCL滤波器的逆变器稳定性进行分析。
[0003]目前有对离网情况下含LCL滤波器的单相逆变器慢尺度分岔现象进行了研究，指出系统慢尺度不稳定实质上是发生了Hopf分岔。此外，也有对并网情况下含LCL滤波器的逆变器慢尺度分岔现象进行研究，给出了系统振荡频率的确定方法。但是其均是采用离散模型对系统的慢尺度行为进行研究，且都没有考虑阻尼电阻对系统稳定性影响，而阻尼电阻的大小会直接影响系统的稳定性。
[0004]因此专利技术建立了含LCL滤波器的离网单相电压型全桥逆变器的平均模型，平均模型比离散模型更简单进行慢尺度分析，为工程上阻尼电阻和比例系数的选取提供了依据。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分析方法，该方法步骤简单，设计合理，基于含LCL滤波器离网单相逆变器的状态方程建立了含LCL滤波器的离网单相电压型全桥逆变器的平均模型，进而进行慢尺度分析，为工程上阻尼电阻和比例系数的选取提供了依据，实用性强。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分析方法，其特征在于，所述含LCL滤波器离网单相逆变器包括依次连接的电压源E、全桥逆变电路、LCL滤波电路、阻尼电阻Rf和负载R，以及对所述全桥逆变电路进行控制的控制模块，所述LCL滤波电路包括电感L1、电容C和电感L2，该方法包括以下步骤：
[0007]步骤一、含LCL滤波器离网单相逆变器的状态方程的建立：
[0008]采用计算机建立含LCL滤波器离网单相逆变器的状态方程，如下式：
[0009]其中，u
c
表示电容C的电压，C表示电容C的电容值，i1表示电感L1的电流，i2表示电感L2的电流，L1表示电感L1的电感值；R
f
表示阻尼电阻Rf的电阻值，S表示开关函数，E表示电压源的电压，L2表示电感L2的电感值；R表示负载R的电阻值；表示对时间的导数，t表示时间；
[0010]步骤二、建立含LCL滤波器离网单相逆变器的平均方程：
[0011]采用计算机根据LCL滤波器的离网单相逆变器的状态方程得到含LCL滤波器离网单相逆变器的平均方程，如下：
[0012]其中，D表示占空比，且且V
tri
表示三角波信号的最大幅值且V
tri
＝1；i
ref
表示正弦参考电流；i
con
表示控制电流，k
p
表示P调节器的比例系数；
[0013]步骤三、采用计算机对含LCL滤波器离网单相逆变器的平均方程进行雅可比矩阵处理，获取雅可比矩阵J的特征多项式：
[0014]步骤301、采用计算机对含LCL滤波器离网单相逆变器的平均方程进行雅可比矩阵处理，得到雅可比矩阵J；其中，
[0015]步骤302、采用计算机获取雅可比矩阵J的特征多项式，如下：F1λ3+F2λ2+F3λ+F4＝0；其中，F1表示特征多项式第一系数，且F1＝1；F2表示特征多项式第二系数，且F3表示特征多项式第三系数，且F4表示特征多项式常数项，且|J|表示雅可比矩阵J的行列式值；
[0016]步骤四、获取含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分岔点：
[0017]步骤401、采用计算机对雅可比矩阵J的特征多项式进行特征值计算，得到一个实根和两个共轭复根；
[0018]步骤402、采用计算机获取两个共轭复根中任一个共轭复根的实部；
[0019]步骤403、采用计算机获取共轭复根的实部等于零时所对应的各个阻尼电阻R
f
和比例系数k
p
的慢尺度分岔点；
[0020]步骤404、采用计算机将各个阻尼电阻R
f
和比例系数k
p
的慢尺度分岔点绘制，得到含LCL滤波器离网单相逆变器在k
p
‑
R
f
平面的稳定边界曲线；
[0021]步骤405、采用计算机将稳定边界曲线下方的区域记作低频振荡区域，采用计算机将稳定边界曲线上方的区域记作稳定区域，则LCL滤波器离网单相逆变器的系统稳定。
[0022]上述的一种含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分析方法，其特征在于：步骤二中三角波信号如下：
[0023]其中，v
tri
表示三角波信号的幅值，
‑
V
tri
表示三角波信号的最小幅值，V
tri
表示三角波信号的最大幅值；T
s
表示三角波信号周期；
[0024]当三角波发生器(9)输出的三角波信号的幅值v
tri
小于控制电流i
con
时，场效应管S1和场效应管S4导通，场效应管S2和场效应管S3关断；当三角波信号的幅值v
tri
大于控制电流i
con
时，场效应管S1和场效应管S4关断，场效应管S2和场效应管S3导通。
[0025]上述的一种含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分析方法，其特征在于：所述三角波信号周期T
s
的取值范围为1
×
10
‑3～1
×
10
‑6秒；
[0026]所述正弦参考电流为i
ref
＝I
ref sinωt，所述正弦参考电流的最大幅值I
ref
的取值范围为所述正弦参考电流的角频率为ω＝100π。
[0027]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0028]1、本专利技术方法步骤设计合理，首先是含LCL滤波器离网单相逆变器的状态方程的建立，接着是建立含LCL滤波器离网单相逆变器的平均方程，然后是进行雅可比矩阵处理获取雅可比矩阵J的特征多项式，最后是获取含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分岔点。
[0029]2、本专利技术在获取含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分岔点过程中得到含LCL滤波器离网单相逆变器在k
p
‑
R
f
平面的稳定边界曲线，从而便于为工程上阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分析方法，其特征在于，所述含LCL滤波器离网单相逆变器包括依次连接的电压源E、全桥逆变电路、LCL滤波电路、阻尼电阻Rf和负载R，以及对所述全桥逆变电路进行控制的控制模块，所述LCL滤波电路包括电感L1、电容C和电感L2，该方法包括以下步骤：步骤一、含LCL滤波器离网单相逆变器的状态方程的建立：采用计算机建立含LCL滤波器离网单相逆变器的状态方程，如下式：其中，u
c
表示电容C的电压，C表示电容C的电容值，i1表示电感L1的电流，i2表示电感L2的电流，L1表示电感L1的电感值；R
f
表示阻尼电阻Rf的电阻值，S表示开关函数，E表示电压源的电压，L2表示电感L2的电感值；R表示负载R的电阻值；表示对时间的导数，t表示时间；步骤二、建立含LCL滤波器离网单相逆变器的平均方程：采用计算机根据LCL滤波器的离网单相逆变器的状态方程得到含LCL滤波器离网单相逆变器的平均方程，如下：其中，D表示占空比，且且V
tri
表示三角波信号的最大幅值且V
tri
＝1；i
ref
表示正弦参考电流；i
con
表示控制电流，k
p
表示P调节器的比例系数；步骤三、采用计算机对含LCL滤波器离网单相逆变器的平均方程进行雅可比矩阵处理，获取雅可比矩阵J的特征多项式：步骤301、采用计算机对含LCL滤波器离网单相逆变器的平均方程进行雅可比矩阵处理，得到雅可比矩阵J；其中，
步骤302、采用计算机获取雅可比矩阵J的特征多项式，如下：F1λ3+F2λ2+F3λ+F4＝0；其中，F1表示特征多项式第一系数，且F1＝1；F2表示特征多项式第二系数，且F3表示特征多项式第三系数，且F4表示特征多项式常数项，且|J|表示雅可比矩阵J的行列式值；步骤四、获取含LCL滤波器离网单相逆变器的慢尺度分岔点：步骤401、采用计算机对雅可比矩阵J的特征多项式进行特征值计算，得到一个实根和两个共轭复根；步骤402、采用计算机获取两个共...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨方，康祯，朱雨晴，白伟业，李婉柔，梁乐乐，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：