一种基于输出阻抗重构的LCL并网逆变器数字控制方法技术

本发明专利技术涉及LCL并网逆变器控制领域，具体涉及一种基于输出阻抗重构的LCL并网逆变器数字控制方法。该方法通过在旋转dq坐标系下结合复矢量建立LCL并网逆变器的离散域数学模型，设计电流控制器，并通过前馈函数对闭环系统的输出阻抗进行重构。本发明专利技术使得LCL并网逆变器电流环跟随快速性的设计不受背景谐波抑制能力的约束，且能够实现背景谐波抑制能力的主动配置，同时提升了LCL并网逆变器输出阻抗的相频特性，得到了全频域阻抗稳定的特性，避免了弱网情况下LCL并网逆变器输出阻抗与电网阻抗谐振的风险，在获得快速电流响应的同时，提升了系统的参数鲁棒性，进而提升了LCL并网逆变器电流控制系统的性能。器电流控制系统的性能。器电流控制系统的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于输出阻抗重构的LCL并网逆变器数字控制方法


[0001]本专利技术涉及LCL并网逆变器控制领域，特别涉及一种基于输出阻抗重构的LCL并网逆变器数字控制方法。

技术介绍

[0002]相比于单电感L滤波器，高阶LCL滤波器具有较好的谐波衰减特性，尤其在大功率并网逆变器场合得到广泛应用。然而，LCL滤波器欠阻尼特性影响了控制系统运行稳定性。同时在数字控制系统中，尤其在大功率应用场合，开关频率较低，采样和控制延迟较大，对有源阻尼甚至系统的实际控制性能的影响随着功率等级的增加而凸显，并且随着大量非线性装置的接入和可再生能源电力电子器件在电网中的渗透率不断提高，电网逐渐由强变弱，且电网电压中包含有较为丰富的谐波成分，从而产生并网电流谐波。
[0003]对于低开关频率对控制性能的影响，参考文献1“A time delay compensation method based on area equivalence for active damping of an LCL
‑
type converter”(Chen Chen，X本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于输出阻抗重构的LCL并网逆变器数字控制方法，所述LCL并网逆变器的拓扑结构包括直流电压源、直流侧电容、三相桥式逆变器、LCL滤波器、电网阻抗和三相交流电网，所述直流侧电容与直流电压源并联后连接在三相桥式逆变器的输入端，三相桥式逆变器的输出端依次经过LCL滤波器、电网阻抗与三相交流电网相连；所述LCL滤波器包括桥臂侧电感、滤波电容和网侧电感；其特征在于，所述控制方法的步骤如下：步骤1，采集桥臂侧电感的三相电流并记为三相桥臂侧电感电流i
cβ
，采集滤波电容的三相电压并记为三相滤波电容电压u
fβ
，采集网侧电感的三相电流并记为三相网侧电感电流i
gβ
，采集电网的三相电压并记为三相电网电压u
gβ
，β为相序，β＝a，b，c；将三相桥臂侧电感电流i
cβ
、三相滤波电容电压u
fβ
、三相网侧电感电流i
gβ
和三相电网电压u
gβ
分别经过坐标变换得到桥臂侧电感电流dq分量i
cd
，i
cq
、滤波电容电压dq分量u
fd
，u
fq
、网侧电感电流dq分量i
gd
，i
gq
和电网电压dq分量u
gd
，u
gq
；定义LCL并网逆变器的四个复矢量状态量，并分别记为桥臂侧电感电流i
c
，滤波电容电压u
f
，网侧电感电流i
g
和电网电压u
g
，i
c
＝i
cd
+ji
cq
，u
f
＝u
fd
+ju
fq
，i
g
＝i
gd
+ji
gq
，u
g
＝u
gd
+ju
gq
，j为虚数单位；步骤2，建立基于复矢量建模的连续域LCL状态空间数学模型和离散域LCL状态空间数学模型，所述连续域LCL状态空间数学模型的表达式为：其中，x为状态向量，x＝[i
c u
f i
g
]
T
，u
c
为输入电压，ω
c
为电网角频率，L
fc
为桥臂侧电感值，C
f
为滤波电容值，L
fg
为网侧电感值；设当前时刻为k，所述离散域LCL状态空间数学模型为：其中，x(k)为当前时刻的状态向量，x(k+1)为下一时刻的状态向量，u
c
(k)为当前时刻的输入电压，u
g
(k)为当前时刻的电网电压，i
c
(k)为当前时刻的桥臂侧电感电流，Φ为系统矩阵，Γ
c
为输入矩阵，Γ
g
为扰动输入矩阵，C
c
为输出矩阵，C
c
＝[1 0 0]；步骤3，首先引入一个电流控制器，其表达式为：u
′
c，ref
(k)＝k
t
i
c，ref
(k)+k
I
x
I
(k)
‑
Kx
d
(k)其中，u
′
c，ref
(k)为当前时刻开环输入参考电压；i
c，ref
(k)为当前时刻给定参考电流，(k)为当前时刻给定参考电流，为当前时刻d轴给定电流，为当前时刻q轴给定
电流；x
d
(k)为当前时刻开环状态变量矩阵，x
d
(k)＝[x
T
(k) u
c
(k)]
T
，k
t
是前馈增益，k
I
是积分增益，K为状态反馈增益矩阵，K＝[k1，k2，k3，k4]，k1为桥臂侧电感电流i
c
的反馈增益，k2为滤波电容电压u
f
的反馈增益，k3为网侧电感电流i
g
的反馈增益，k4为当前时刻开环输入参考电压u
′
c，ref
(k)的反馈增益，x
I
(k)为当前时刻积分状态变量，x
I
(k+1)＝x
I
(k)+i
c，ref
(k)
‑
i
c
(k)，x
I
(k+1)为下一时刻积分状态变量，i
c
(k)为当前时刻桥臂侧电流；其次，给定带数字控制延时的开环控制模型，其表达式为：其中，x
d
(k+1)为下一时刻开环状态变量矩阵，x
d
(k+1)＝[x
T
(k+1) u
c
(k+1)]
T
，u
c
(k+1)为下一时刻的输入电压，Φ
d
为开环系统矩阵，Γ
cd
为开环参考输入矩阵，Γ
gd
为开环扰动输入矩阵，C<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨淑英，李原，谢震，张兴，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
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