一种三相LCL型并网逆变器电流谐波抑制控制方法技术

本发明专利技术公开了一种三相LCL型并网逆变器控制方法，步骤为①分别利用电容电流的电流传感器Hi1和滤波电感的电流传感器Hi2检测电容电流iCx和并网电流iL2x，采集并进行坐标变换得到电容电流反馈信号iC_of_m和并网电流反馈信号iL2_of_m；利用电网电压的电压传感器Hv2检测电网电压vgx，采集并进行坐标变换，经过电网电压前馈函数Gg_fd计算得到电网电压前馈信号vg_fd_m；②根据iL2_of_m及iref_m，计算得误差信号e1m：③控制器对e1m进行闭环处理，得到电容电流反馈信号iC_of_m的基准信号iC_ref_m；误差信号e2m=iC_ref_m+vg_fd_m-iC_of_m；④利用e2m，生成控制逆变桥开关管的PWM控制信号。本发明专利技术可以有效抑制电网电压对并网电流波形质量的影响，提高入网功率因数，并网电流波形质量好,在三相电网电压不平衡时逆变器仍可向电网注入平衡的电流。

Current harmonic suppression control method for three-phase LCL type grid connected inverter

The invention discloses a three-phase LCL type grid connected inverter control method for step current sensor Hi1 and the filter inductor respectively using capacitive current current sensor Hi2 detection capacitance current iCx and grid current iL2x acquisition and capacitor current feedback signal iC_of_m and the grid current feedback signal iL2_of_m coordinate transformation; use the grid voltage the sensor Hv2 detection voltage vgx, acquisition and coordinate transformation, the grid voltage feedforward function Gg_fd calculated voltage feed-forward signal vg_fd_m; according to iL2_of_m and iref_m, the calculated error signal e1m: the controller is made of e1m, get a reference signal iC_ref_m capacitor current feedback signal iC_of_m; error signal using e2m=iC_ref_m+vg_fd_m-iC_of_m; E2M generates the control switch of the inverter PWM control signal. The invention can effectively suppress the influence of voltage on grid current waveform quality, improve the network power factor, grid current waveform quality, in the three-phase unbalanced grid voltage inverter to the grid current can be injected into the equilibrium.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种三相LCL型并网逆变器控制方法，具体为一种抑制电网电压 对并网电流波形质量影响的控制方法。
技术介绍
图1是三相LCL型并网逆变器的结构图。LCL型并网逆变器包括直流电源1、逆变 桥2，LCL滤波器3，公共电网4，和控制器5。其中，逆变桥2是由开关管S1 &和续流二 极管D1 D6组成；LCL滤波器3是由滤波电感L1, L2和滤波电容C组成。Hil和Hi2分别为 检测电容电流和滤波电感L2的并网电流传感器，Hv2为电网电压检测传感器。在图1的结构中，向控制器5输入并网电流指令以及经电流传感器Hi2得到流过滤 波电感L2的并网电流。控制器5首先将检测得到的三相电流进行坐标变换(由abc坐标系 转换到α β坐标系)，然后根据锁相环得到的电网电压相位信息给出并网电流的指令值， 最后经过并网电流闭环控制实现并网电流对指令值的跟踪。此处，对并网逆变器的控制器5进行具体说明。经过坐标变换后，控制器5分别在 α轴和β轴进行闭环控制，检测传感器Hv2检测到电网电压，并求得其相位角θω(本文所 有下标m= α，β)，电网电压相位角θ 1]]与并网电流指令提供的有效值Γ 一起构成并网电 流实际的指令值m。iref—m与电流传感器Hi2检测的并网电流信号相减，得到的误差信号 送入调节器Gi,其输出信号作为电流传感器Hil检测回来的电容电流信号的指令值，它们的 误差信号送入PWM调制器中，得到逆变桥2各开关管的控制信号。在上述控制器5，并没有考虑电网电压对并网电流波形质量的影响。实际上，电网 电压除基波分量外，通常还含有谐波以及不平衡分量。电网电压的基波会影响并网电流的 相位，电网电压的谐波会引起并网电流畸变，电网电压的不平衡分量会引起三相并网电流 的不平衡。如果不采取有效的措施抑制电网电压对并网电流的影响，势必会导致并网逆变 器输出的并网电流不满足并网标准。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三相LCL型并网逆变器电流谐波抑制控制方法，该控制 方法可以有效抑制电网电压对并网电流波形质量的影响。本专利技术提供的一种三相LCL型并网逆变器电流谐波抑制控制方法，其特征在于， 该方法包括下述步骤(1)利用电容电流的电流传感器Hil检测电容电流i。x，采集并进行坐标变换得到电 容电流反馈信号。f—m ；利用滤波电感的电流传感器Hi2检测并网电流、χ，采集并进行坐标 变换，得到并网电流反馈信号、—。f—m ；利用电网电压的电压传感器Hv2检测电网电压Vgx，采 集并进行坐标变换，经过电网电压前馈函数Gg fd计算得到电网电压前馈信号Vg fd m ；其中， 下标χ表示a，b，c三相，m表示α β坐标系中的α轴、β轴分量；(2)根据电流反馈信号、—。f—m及其基准信号m，利用式I计算得误差信号elm elm = iref m-iL2。f m 式 I(3)控制器对误差信号elm进行闭环处理，得到电容电流反馈信号。f m的基准信 号ie ；利用式II计算误差信号^ ；e2m = ic—ref—m+vg—fd—m-ic—。f—m 式 II(4)利用误差信号e2m，生成得到控制逆变桥开关管的PWM控制信号；(5)控制器判断是否接收到故障信号，如果是，关机，否则，转入步骤⑴。基于上述技术方案相同的专利技术构思，本专利技术方法也可以采用步骤实现一种三相LCL型并网逆变器控制方法，其特征在于，该方法包括下述步骤(1)利用电容电流的电流传感器Hil检测电容电流i。x，采集并进行坐标变换得到电 容电流反馈信号。f—m ；利用滤波电感的电流传感器Hi2检测并网电流、χ，采集并进行坐标 变换，得到并网电流反馈信号、—。f—m;利用电容电压的电压传感器Hvl检测电容电压，采 集并进行坐标变换，经过电容电压前馈函数G。fd计算得到电容电压前馈信号fd—m ；其中， 下标χ表示a，b，c三相，m表示α β坐标系中的α轴、β轴分量；(2)根据电流反馈信号、—。f—m及其基准信号m，利用式I计算得误差信号elm elm = iref m_iL2。f m 式 I(3)控制器对误差信号elm进行闭环处理，得到电容电流反馈信号。f m的基准信 号ie ；利用式III计算误差信号e2m ；e2m = ic ref m+vc fd m_ic。f m 式 III(4)利用误差信号e2m，生成得到控制逆变桥开关管的PWM控制信号；(5)控制器判断是否接收到故障信号；如果是，关机，否则，转入步骤⑴。本专利技术提供的控制方法通过将包含电网电压信息的物理量按一定的函数关系前 馈至控制器中，可以有效抑制电网电压对并网电流波形质量的影响。总之，该控制方法可以 提高入网功率因数，保证并网电流波形质量好，在三相电网电压不平衡时仍可实现逆变器 向电网注入平衡的电流。附图说明图1是现有典型三相LCL型并网逆变器的结构示意图；图2是本专利技术提供的控制方法的一种具体实施方式的流程图，图中χ = a，b，c, m=α，β ；图3是采用图2所示控制方法的三相LCL型并网逆变器的结构示意图；图4是图2所示的三相LCL型并网逆变器的方框图，图中，m = α，β ；图5是图4所示的三相LCL型并网逆变器的结构实现示意图；图6是本专利技术提供的控制方法的另一种具体实施方式的流程图，图中，x = a, b, c, m =α , β ；图7是采用图6所示控制方法的三相LCL型并网逆变器的结构示意图；图8是图7所示的三相LCL型并网逆变器的方框图，图中，m = α，β ；图9是图8所示的三相LCL型并网逆变器的结构实现示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图2所示，本专利技术所提供的控制方法包括下述步骤(1)分别利用电容电流的电流传感器Hil和滤波电感L2的电流传感器Hi2检测电容 电流和并网电流、χ，采集后进行坐标变换，得到电容电流反馈信号。f—m和并网电流反 馈信号、—。f—m ；利用电压传感器Hv2检测电网电压Vgx，采集后进行坐标变换，经过电网电压 前馈函数Gg fd计算得到电网电压前馈信号vg fd m。(2)根据电流反馈信号込。f m及其基准信号iref m计算得误差信号elm，其公式为式I。elm = iref m_iL2。f m 式 I(3)控制器对误差信号elm进行闭环处理，得到电容电流反馈信号。f m的基准信 号m。m与电网电压前馈信号vg—fd—加，相加之后的信号与电容电流反馈信号。f—m相减得误差信号e2m，其公式为式II。e2m = ic ref m+vg fd m_ic。f m 式 II(4)利用误差信号e2m，可以生成控制逆变桥2开关管的PWM控制信号；(5)控制器判断是否接收到故障信号。如果是，关机，否则，转入步骤⑴。如图3所示，上述控制方法通过在控制器5中增加前馈控制模块6来实现。控制 器5和前馈控制模块6是由微处理器实现的，微处理器可以采用DSP或者ARM等数字信号 处理芯片。微处理器采集电压传感器Hv2输出的电压信号和电流传感器Hil和Hi2输出的电流 信号，经过微处理器内的相关程序运算后产生控制逆变桥2的六只开关管的PWM信号。图4是图3所示的三相LCL型并网逆变器的方框图。其中，Gi为误差调节器，通常 采用比例-积分调节器。Gin本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种三相ＬＣＬ型并网逆变器控制方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：（１）利用电容电流的电流传感器Ｈｉ１检测电容电流ｉＣｘ，采集并进行坐标变换得到电容电流反馈信号ｉＣ＿ｏｆ＿ｍ；利用滤波电感的电流传感器Ｈｉ２检测并网电流ｉＬ２ｘ，采集并进行坐标变换，得到并网电流反馈信号ｉＬ２＿ｏｆ＿ｍ；利用电网电压的电压传感器Ｈｖ２检测电网电压ｖｇｘ，采集并进行坐标变换，经过电网电压前馈函数Ｇｇ＿ｆｄ计算得到电网电压前馈信号ｖｇ＿ｆｄ＿ｍ；其中，下标ｘ表示ａ，ｂ，ｃ三相，ｍ表示αβ坐标系中的α轴、β轴分量；（２）根据电流反馈信号ｉＬ２＿ｏｆ＿ｍ及其基准信号ｉｒｅｆ＿ｍ，利用式Ｉ计算得误差信号ｅ１ｍ：ｅ１ｍ＝ｉｒｅｆ＿ｍ－ｉＬ２＿ｏｆ＿ｍ　　　　式Ｉ（３）控制器对误差信号ｅ１ｍ进行闭环处理，得到电容电流反馈信号ｉＣ＿ｏｆ＿ｍ的基准信号ｉＣ＿ｒｅｆ＿ｍ；利用式ＩＩ计算误差信号ｅ２ｍ；ｅ２ｍ＝ｉＣ＿ｒｅｆ＿ｍ＋ｖｇ＿ｆｄ＿ｍ－ｉＣ＿ｏｆ＿ｍ　　　　式ＩＩ（４）利用误差信号ｅ２ｍ，生成得到控制逆变桥开关管的ＰＷＭ控制信号；（５）控制器判断是否接收到故障信号，如果是，关机，否则，转入步骤（１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王学华，李巍巍，阮新波，潘冬华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83