本发明专利技术属于系统稳定性分析领域，提高了一种三相并网系统LCL滤波器参数设计的方法。在本发明专利技术实施例中，通过建立系统的离散数字域下的数学模型；并根据所述数学模型获取离散系统的零极点位置与谐振控制频率的比值关系；然后根据系统伯德图以及频域稳定判据选取系统谐振频率的取值范围；最终根据所述比值关系和所述取值范围确定LCL滤波器的参数。降低了LCL滤波器的参数设计复杂的程度，同时在考虑系统稳定条件下来设计的LCL滤波器参数大幅提高系统的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
专利技术属于系统稳定性分析领域，尤其设及一种S相并网系统IXL滤波器参数设计 的方法。
技术介绍
近年来，随着环境污染的加剧，化石能源问题的紧缺，可再生能源的开发和利用受 到越来越多的国家的关注，分布式发电系统由于具有初期假设投资低、发电方式灵活等特 点而成为一种巨大发展市场的新能源综合利用方式。并网变流器作为分布式发电系统与电 网公共接入点之间的能量接口单元，是分布式发电系统中极其重要的组成部分。 由于并网变流器通常采用高频PWM技术，并网电流中会含有高次谐波，故需要采 用滤波器滤除该谐波噪声。采用LCL滤波器不仅可W获得较好的滤波效果，同时可W降低 成本，提高系统动态响应速度，但由于IXL滤波器是一个=阶系统，在谐振频率处幅频特性 曲线上会存在谐振尖峰，相频特性曲线上会有-180°的相角突变，运会造成系统振荡甚至 不稳定。为了抑制谐振的危害，需要对谐振尖峰进行阻尼控制，传统的方法有：1)、无源阻尼 方案是通过增加无源阻尼电阻来改变系统矩阵，增加系统阻尼，抑制谐振尖峰，但是该方法 会增加系统损耗，降低系统效率。2)、有源阻尼方案是检测其他状态变量引入多环反馈控制 系统，从而增加系统阻尼，该方法需要额外的传感器，增加成本，同时多环反馈参数设计复 杂。 IXL滤波器各个参数之间联系紧密，对系统的滤波效果、谐振频率取值、电流衰减 比等重要参数都会产生一定的影响，同时，在设计的过程中，需要综合考虑的限制条件也 很多，如成本、体积、效率、损耗、无功交换等等，故IXL滤波器的参数设计复杂。传统设计方 法均是在未考虑系统稳定条件下来设计的IXL滤波器参数，设计完成W后采用无源阻尼或 者有源阻尼稳定性控制方案来提高系统的稳定性。
技术实现思路
阳0化]本专利技术的目的是提供一种S相并网系统IXL滤波器参数设计的方法，解决现有技 术中存在的上述问题。 本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种S相并网系统IXL滤波器参数设 计的方法，所述方法包括W下步骤： 建立系统的离散数字域下的数学模型； 根据所述数学模型获取离散系统的零极点位置与谐振控制频率的比值关系； 根据系统伯德图W及频域稳定判据选取系统谐振频率的取值范围； 根据所述比值关系和所述取值范围确定IXL滤波器的参数。 进一步，所述建立系统的离散数字域下的数学模型的步骤，包括：根据W下算式计算系统的开环传递函数：[001引取系统谐振频率与采样频率的比例因子为k，即： 则上面系统的离散开环传递函数可W简化为下式： L表示变流器侧滤波电感；Lg表示电网侧滤波电感；Cf表示滤波电容；r表示逆变 器侧实际电感模型上的等效阻尼电阻；r,表示电网侧实际电感模型上的等效串联电阻W及 并网线路上的电阻；C+表示正直流母线电容；C表示负直流母线电容，KP、Ti分别是PI调节 器的比例增益和积分时间常数，L表示离散系统的采样周期。 进一步，所述根据所述比值关系对系统进行无阻尼稳定性分析的步骤，包括： 当k= 0. 1时，随着系统开环增益Kp的增大，根轨迹的部分分支从单位圆处趋向 于无穷大，根轨迹位于单位圆之外，系统不存在稳定的区间； 当k = 0. 25时，随着开环增益Kp的增大，系统的根轨迹部分分支有位于单位圆之 内，系统存在稳定的可能性； 当k= 0. 4时，根轨迹曲线位于单位圆之内，随着Kp的增加根轨迹远离单位圆； 即随着k的增加，系统可W从不稳定而过渡到条件稳定。 进一步，所述根据系统伯德图W及频域稳定判据选取系统谐振频率的取值范围的 步骤，包括： 由开环传递函数可W得到系统的幅频特性表达式如下式所示： 所述相频特性表达式如下式所示： 由频率响应表达式得到系统的穿越-180°的相角穿越频率，令Gk(jCO)的虚部为 0,得到系统的相角穿越频率《。，如下式所示：根据上面离散系统伯德图稳定性分析得到系统稳定的条件如下式： 得到系统稳定的参数取值范围如下式所示： 取系统的谐振频率与开关频率之比为n，则： 根据上式可W得到系统稳定的谐振频率与开关频率系数的约束条件如下式所 示： 进一步，系统的采样频率为开关频率的2倍，即f,= 2fS。。 进一步，谐振频率小于0. 5倍的开关频率。 在本专利技术实施例中，通过建立系统的离散数字域下的数学模型；并根据所述数学 模型获取离散系统的零极点位置与谐振控制频率的比值关系；然后根据系统伯德图W及频 域稳定判据选取系统谐振频率的取值范围；最终根据所述比值关系和所述取值范围确定 IXL滤波器的参数。降低了IXL滤波器的参数设计复杂的程度，同时在考虑系统稳定条件 下来设计的IXL滤波器参数大幅提高系统的稳定性。【附图说明】 图1是本专利技术实施例提供的=相并网系统无阻尼稳定性分析的方法的流程图； 图2是本专利技术实施例基于IXL滤波的S相并网变流器物理拓扑结构； 图3是本专利技术实施例=相并网变流器系统结构控制框图； 图4是本专利技术实施例不同k值下系统离散域开环传递函数根轨迹曲线图； 图5是本专利技术实施例不同延时时间下系统的伯德图； 图6是本专利技术实施例电流衰减率与前后电感分割率X的关系曲线图。【具体实施方式】 W下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并 非用于限定本专利技术的范围。 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。 W下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述： 图1示出了本专利技术实施例提供的=相并网系统无阻尼稳定性分析的方法的流程， 为了便于说明，仅列出与本专利技术实施例相关的部分，详述如下： 本专利技术实施例提供的=相并网系统无阻尼稳定性分析的方法，包括W下步骤： 步骤S10,建立系统的离散数字域下的数学模型； 步骤S20,根据所述数学模型获取离散系统的零极点位置与谐振控制频率的比值 关系； 步骤S30,根据系统伯德图W及频域稳定判据选取系统谐振频率的取值范围； 步骤S40,根据所述比值关系和所述取值范围确定IXL滤波器的参数。 阳0化]如图2-6,作为本专利技术一优选实施例，根据系统开环离散域传递函数的根轨迹分析 系统无阻尼稳定的可能性。建立系统的离散数字域下的数学模型，画出离散系统的控制结 构框图如附图3所示，电流内环系统采用PI调节器控制，具体地，步骤SlO的实现方式为： 根据W下算式计算系统的开环传递函数： 取系统谐振频率与采样频率的比例因子为k，即： 则上面系统的离散开环传递函数可W简化为下式：阳076] 其中： Ti-Te是=相变流器的功率开关管；L表示变流器侧滤波电感；Lg表示电网侧滤波 电感；Cf表示滤波电容；r表示逆变器侧实际电感模型上的等效阻尼电阻；r,表示电网侧实 际电感模型上的等效串联电阻W及并网线路上的电阻；C+表示正直流母线电容；C表示负 直流母线电容，Kp、Ti分别是PI调节器的比例增益和积分时间常数，Tg表示离散系统的采样 周期。 作为本专利技术优选实施例，步骤S30中对系统进行无阻尼稳定性分析的实现方式具 体为： 当k = 0. 1时，随着系统开环增益Kp的增大，根轨迹的部分分支从单位圆处趋向 于无穷大，根轨迹位于单位圆之外，系统不存在稳定的区间； 当k = 0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相并网系统LCL滤波器参数设计的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：建立系统的离散数字域下的数学模型；根据所述数学模型获取离散系统的零极点位置与谐振控制频率的比值关系；根据系统伯德图以及频域稳定判据选取系统谐振频率的取值范围；根据所述比值关系和所述取值范围确定LCL滤波器的参数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：尹泉，罗慧，王庆义，刘剑，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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