一种适用于LCL型并网逆变器的组合滤波前馈控制方法技术

一种适用于LCL型并网逆变器的组合滤波前馈控制方法，包括以下步骤：a.电流控制器参考值获取，公共耦合点电压u

A combined filter feedforward control method for LCL grid connected inverter

【技术实现步骤摘要】
一种适用于LCL型并网逆变器的组合滤波前馈控制方法
本专利技术涉及并网逆变器控制的
，具体涉及一种弱电网条件下LCL型并网逆变器公共耦合点处的电压前馈控制方法。
技术介绍
随着光伏和风能等新能源的发展，公共电网接入大量分布式逆变电源和非线性负载，实际电网呈现出弱电网特性，即存在时变性的线路阻抗和背景谐波。在弱电网条件下，并网逆变器的鲁棒性需要进一步提高。并网逆变器采用脉冲宽度调制(PWM)，会产生高次谐波，相比同感值的L滤波器，LCL滤波器具有更好的滤波效果，然而LCL滤波器自身为三阶系统，在其谐振频率处存在谐振尖峰，从而导致系统不稳定。针对这种情况，一般通过无源阻尼或有源阻尼的方法来抑制谐振峰，也可通过设计LCL滤波器相关参数避免谐振峰影响。如当采用网侧电流单环反馈控制，并网逆变器的稳定区域为ωr>ωs/6(ωr为谐振角频率，ωs/6为1/6采样角频率)，此时设计LCL滤波器的谐振频率落在稳定区域时，可避免谐振峰对系统的影响。在弱电网条件下，传统的PCC(PointofCommonCoupling)电压前馈，会额外引入含有时变性的线路阻抗和背景谐波的网侧电流，从而导致原来系统的稳定性降低。针对弱电网存在时变性的线路阻抗，一般可采用电网阻抗在线测量技术和鲁棒控制器优化设计，前者通过不同的检测方法得到实际的电网阻抗，从而采用对应的方法抵消电网阻抗对系统的影响，但是该方法需要更新相应的调节器的参数，增加了计算量和系统的复杂度；后者运用鲁棒性更好的控制器，使并网系统自身的外特性更硬，具备更好的适应性和抗扰性，通过结合有源阻尼和电流加权控制的方法，实现更优的鲁棒性，进一步改善了系统的闭环控制特性，然而在实际运行过程中电流加权抵消条件难以完全实现。因此需要提供一种有效的控制策略，满足设计简单，利于工程实现的要求，同时还要兼顾快速的动态响应和较好的鲁棒性。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提出一种适用于LCL型并网逆变器的组合滤波前馈控制方法，采用PCC电压组合滤波前馈和网侧电流反馈的单环控制，合理设计LCL型滤波器的具体参数，并对组合滤波进行了数字化设计，保证系统的稳定。在网侧电流反馈的单环控制下，合理设计LCL型滤波器参数使LCL滤波器自身构成的谐振峰不会影响系统的稳定，同时采用PCC电压组合滤波前馈，引入特定谐波次数的陷波器组抑制背景谐波，选择截止频率较大的低通滤波器，提升系统稳定性兼顾动态响应。为了解决上述的技术问题，本专利技术提供如下的技术方案，一种适用于LCL型并网逆变器的组合滤波前馈控制方法，所述方法包括以下步骤：a.电流控制器参考值获取公共耦合点电压upcc经过二阶广义积分器得到电网电压的相位信息θ，与电流幅值I*合成得到网侧电流控制参考值iref；b.逆变器侧电压参考值获取网侧电流i2和步骤a得到的iref差值经电流控制器Gc(s)的输出值同公共耦合点电压upcc经组合滤波器前馈的输出值相加，得到逆变器侧电压参考值uinv；c.桥臂电压输出将步骤b获取的逆变器侧电压参考值uinv经空间矢量调节器，从而控制功率器件开关动作，桥臂电压输出。进一步，所述步骤b中，所述组合滤波器由特定次数的陷波器组和截止频率较大的低通滤波器组成，特定次数的陷波器组滤除弱电网条件下的低次背景谐波，截止频率较大的低通滤波器滤除高次背景谐波和由公共耦合点电压upcc引入的网侧电流i2。优选的，所述组合滤波器在s域下的传递函数G(s)为：：其中H(s)为低通滤波器，Gh(s)为陷波器组，h为谐波次数，取6,12,18次三组谐波，在dq坐标系下，谐波次数6,12,18分别对应abc坐标系下的5,7,11,13,17,19次谐波，即一个陷波器可抑制2个谐波，减小了一半的计算量，提高了运行效率；便于工程实现，需要对其数字化，在z域下设计组合滤波器，z域下的传递函数G(z)为：所述低通滤波器的传递函数H(z)为：其中，Ts为采样周期，ωc为低通滤波器的截止频率，z-1为延迟环节，表示延迟一个采样周期；所述陷波器的传递函数Gh(z)为：其中，ω为基波频率，ξ为阻尼系数，z-2为延迟环节，表示延迟两个采样周期。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.从系统结构的角度上来说，不需要额外的测量装置检测弱电网的线路阻抗，只需在现有的PCC电压前馈回路中增加组合滤波器的控制算法，降低了系统结构的复杂度。2.本专利技术提出的组合滤波器包括特定次数的陷波器组和低通滤波器。采用dq坐标变换，引入谐波次数为6,12,18的陷波器组。在dq坐标系下，谐波次数6,12,18分别对应abc坐标系下的5,7,11,13,17,19次谐波，即一个陷波器可抑制2个谐波，减小了一半的计算量，提高了运行效率；选择截止频率较大的低通滤波器，增加了带宽，可提高系统的动态响应。附图说明图1为本专利技术的一种适用于LCL型并网逆变器的组合滤波前馈控制方法的结构框图；图2为本专利技术方法的控制框图；图3为本实施例中采用本文提出的组合滤波前馈控制方法时的LCL型并网逆变器电压和电流的波形示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术做进一步说明。参照图1～图3，一种适用于LCL型并网逆变器的组合滤波前馈控制方法，包括以下步骤：a.电流控制器参考值获取公共耦合点电压upcc经过二阶广义积分器得到电网电压的相位信息θ，与电流幅值I*合成得到网侧电流控制参考值iref；b.逆变器侧电压参考值获取网侧电流i2和步骤a得到的iref差值经电流控制器Gc(s)的输出值同公共耦合点电压upcc经组合滤波器前馈的输出值相加，得到逆变器侧电压参考值uinv；c.桥臂电压输出将步骤b获取的逆变器侧电压参考值uinv经空间矢量调节器，从而控制功率器件开关动作，桥臂电压输出。进一步，所述步骤b中，所述组合滤波器由特定次数的陷波器组和截止频率较大的低通滤波器组成，特定次数的陷波器组滤除弱电网条件下的低次背景谐波，截止频率较大的低通滤波器滤除高次背景谐波和由公共耦合点电压upcc引入的网侧电流i2。所述组合滤波器在s域下的传递函数G(s)为：：其中H(s)为低通滤波器，Gh(s)为陷波器组，h为谐波次数，取6,12,18次三组谐波，在dq坐标系下，谐波次数6,12,18分别对应abc坐标系下的5,7,11,13,17,19次谐波，即一个陷波器可抑制2个谐波，减小了一半的计算量，提高了运行效率；便于工程实现，需要对其数字化，在z域下设计组合滤波器，z域下的传递函数G(z)为：所述低通滤波器的传递函数H(z)为：其中，Ts为采样周期，ωc为低通滤波器的截止频率，z-1为延迟环节，表示延迟一个采样周期。所述陷波器的传递函数Gh(z)为：...

【技术保护点】
1.一种适用于LCL型并网逆变器的组合滤波前馈控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/na.电流控制器参考值获取/n公共耦合点电压u

【技术特征摘要】
1.一种适用于LCL型并网逆变器的组合滤波前馈控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a.电流控制器参考值获取
公共耦合点电压upcc经过二阶广义积分器得到电网电压的相位信息θ，与电流幅值I*合成得到网侧电流控制参考值iref；
b.逆变器侧电压参考值获取
网侧电流i2和步骤a得到的iref差值经电流控制器Gc(s)的输出值同公共耦合点电压upcc经组合滤波器前馈的输出值相加，得到逆变器侧电压参考值uinv；
c.桥臂电压输出
将步骤b获取的逆变器侧电压参考值uinv经空间矢量调制器，从而控制功率器件开关动作，桥臂电压输出。


2.如权利要求1所述的一种适用于LCL型并网逆变器的组合滤波前馈控制方法，其特征在于，所述步骤b中，所述组合滤波器由特定次数的陷波器组和截止频率较大的低通滤波器组成，特定次数的陷波器组滤除弱电网条件下的低次背景谐波，截止频率较大的低通滤波器滤除高次背景谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘国兵，金裕嘉，王坚锋，欧阳康，金丽炳，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33