单相LCL滤波并网逆变器的进网电流控制方法技术

本发明专利技术公开了一种单相LCL滤波并网逆变器的进网电流控制方法，属于并网逆变器进网电流控制领域。该方法将单相LCL滤波器中易测的6个电压电流变量均采用比例、积分、微分反馈，得到18种反馈，并选择适当的反馈组合将LCL滤波并网逆变器系统传递函数的特征方程从三阶配置为四阶，保证配置后的特征方程的四个极点可以自由配置，再将配置的四阶特征方程进一步配置成两极点为基波频率处共轭极点、两极点为谐振频率处共轭极点的形式，最后通过比较获得所选的反馈组合中的各反馈系数。本发明专利技术方法实现了系统开环传递函数前向通路上的高增益，同时自然谐振频率处的谐振峰得到了有效抑制，系统具有良好的稳态及动态响应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电流控制方法，尤其涉及一种单相LCL滤波并网逆变器的四极点配置进网电流控制方法，属于并网逆变器的进网电流控制领域。
技术介绍
并网逆变技术是可再生能源分布式发电的关键技术之一，并网逆变器的电流质量是一个重要技术指标。为抑制开关频率次谐波，满足入网电流质量要求，LCL滤波器是电压源脉宽调制(PWM)并网逆变器的一种比较好的滤波方案。相较于单电感滤波器，LCL滤波器的滤波特性好，但其高阶特性导致的谐振问题对电流控制技术提出了高要求。其一，电流控制闭环设计中必须要考虑进网电流的稳态误差。三相LCL滤波并网系统中，通过坐标变换将基波正弦量变为旋转dq坐标系下的直流量进行闭环控制，调节器采用比例积分(PI)控制就可以实现很好的稳态响应。但是，在单相并网系统中，对电流采用PI调节器难以实现基波频率处很高的增益，难以实现较小的进网电流稳态误差。比例谐振(PR)控制可实现系统开环传递函数在基波频率处的高增益，有利于减小稳态误差，在单相LCL并网逆变系统中是一种比较好的控制方案，但是ra控制器对参数的变化比较敏感， 容易受频率漂移的影响，且同PI控制器相比，ra控制器需要复杂的运算。虽然也可以类似于三相逆变器的控制，对单相逆变器采用坐标变换的方法将静止坐标系下的控制转化为同步旋转坐标下的控制，但这类控制策略也比较复杂。其二，LCL滤波器存在的谐振尖峰导致系统闭环设计困难，尤其是在进网电流直接闭环控制方案下，系统带宽必须要设计得较低。目前多数文献中采用有源阻尼方案，通过增加反馈控制实现谐振峰的抑制，例如基于滤波电容电压、滤波电容电流、网侧电感电压以及逆变器侧电感电压的有源阻尼方案。然而，这些有源阻尼方案都仅仅是改变了谐振极点的阻尼比，并不能实现全部极点的自由配置，因此在实现系统较好的动态响应以及鲁棒性方面仍存在不足，尤其是在滤波器自然谐振频率与开关频率的比值较小的情况下。一种可以实现系统特征方程全部极点自由配置的状态反馈法得到了广泛关注，但状态反馈法也不能兼顾电流控制的稳态与动态特性，且需要较多的传感器。因此，在LCL滤波并网逆变器领域，需要研究一种可实现系统开环传递函数在基波频率处高增益的同时又满足系统带宽要求的电流控制方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，而提出一种简单的、可实现良好的系统稳态与动态响应的单相LCL滤波并网逆变器的进网电流控制方法。在该方法所针对的单相LCL滤波并网逆变器中，LCL滤波器是由逆变器侧电感Lp 滤波电容C1和网侧电感L2构成，逆变器输出电压Uinv至进网电流、的传递函数为权利要求1. 一种单相LCL滤波并网逆变器的进网电流控制方法，在该方法所针对的单相LCL滤波并网逆变器中，LCL滤波器是由逆变器侧电感㈦)、滤波电容(C1)和网侧电感(L2)构成，逆变器输出电压(Uinv)至进网电流(、)的传递函数为 式中s为复频域中的复频率变量，ω_为LCL滤波器的自然谐振频率，其特征在于该方法包括如下步骤I、选择反馈组合方案 式中llu为逆变器侧电感电压，iL1为逆变器输出电流，icl为滤波电容电流，Ucl滤波电容电压，I2为网侧电感电压，、为进网电流，P表示比例反馈，I表示积分反馈，D表示微分反馈，F表示反馈的某种组合方案；艮口，在式(2)的18种反馈中选择一种反馈组合方案；II、配置四阶系统特征方程根据选择的反馈组合方案，将式(1)所示的传递函数配置为如下形式 式中11为外环调节器输出，lViVapapayh均为式(2)中各反馈的反馈系数的线性组合；则配置的四阶系统特征方程为 III、获取反馈系数将式(4)配置为如下形式 式中(Oci为基波频率，ωη为期望的谐振频率，ζ为谐振频率处共轭极点的阻尼比；将式(4)与式(5)比较，即得出所选择的反馈组合方案中各反馈系数的大小。2.根据权利要求1所述的单相LCL滤波并网逆变器的进网电流控制方法，其特征在于 所述配置的四阶系统特征方程即式(4)的四个极点允许自由配置。3.根据权利要求1所述的单相LCL滤波并网逆变器的进网电流控制方法，其特征在于 所述选择的反馈组合方案满足式(4)中s3、s2、s1、s°项的系数行列式线性无关。4.根据权利要求1所述的单相LCL滤波并网逆变器的进网电流控制方法，其特征在于 所述式(5)的四个极点中的两个为基波频率处的共轭极点，另外两个为LCL滤波器谐振频率处的共轭极点。全文摘要本专利技术公开了一种单相LCL滤波并网逆变器的进网电流控制方法，属于并网逆变器进网电流控制领域。该方法将单相LCL滤波器中易测的6个电压电流变量均采用比例、积分、微分反馈，得到18种反馈，并选择适当的反馈组合将LCL滤波并网逆变器系统传递函数的特征方程从三阶配置为四阶，保证配置后的特征方程的四个极点可以自由配置，再将配置的四阶特征方程进一步配置成两极点为基波频率处共轭极点、两极点为谐振频率处共轭极点的形式，最后通过比较获得所选的反馈组合中的各反馈系数。本专利技术方法实现了系统开环传递函数前向通路上的高增益，同时自然谐振频率处的谐振峰得到了有效抑制，系统具有良好的稳态及动态响应。文档编号H02J3/01GK102222933SQ20111015473公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日专利技术者许津铭, 许爱国, 谢少军 申请人:南京航空航天大学, 南京麦格安倍电气科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种单相ＬＣＬ滤波并网逆变器的进网电流控制方法，在该方法所针对的单相ＬＣＬ滤波并网逆变器中，ＬＣＬ滤波器是由逆变器侧电感（Ｌ１）、滤波电容（Ｃ１）和网侧电感（Ｌ２）构成，逆变器输出电压（ｕｉｎｖ）至进网电流（ｉＬ２）的传递函数为：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）Ｇ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｕ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｎｖ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｓ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｃ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｓ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｓ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）＆ｏｍｅｇａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｒｅｓ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）式中：ｓ为复频域中的复频率变量，ωｒｅｓ为ＬＣＬ滤波器的自然谐振频率，其特征在于：该方法包括如下步骤：Ｉ、选择反馈组合方案令：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｆ（／ｍｉ）?（ｍｏ）｛（／ｍｏ）?（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇［＇ｃｌｏｓｅ＝＇］＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｕ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｃ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｕ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｃ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｕ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（／ｍｔａｂｌｅ）?（／ｍｆｅｎｃｅｄ）?（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇［＇ｃｌｏｓｅ＝＇］＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｉ）Ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｉ）Ｄ（／ｍｉ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（／ｍｔａｂｌｅ）?（／ｍｆｅｎｃｅｄ）?（ｍｏ）｝（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｆ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｕ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｕ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｉ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｕ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｄ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许津铭，谢少军，许爱国，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，南京麦格安倍电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：84