一种并网逆变器低频谐波电流控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种并网逆变器低频谐波电流控制方法及装置，该方法包括：获取L型三相并网逆变器在dq坐标系中的电流状态方程，所述电流状态方程中包括电网电压扰动项、变量耦合项和模型参数偏差项；采样三相电流并通过坐标变换获得所述三相电流的d轴、q轴分量；将所述电网电压扰动项、变量耦合项和模型参数偏差项作为未知扰动进行估计，利用所述未知扰动的估计值计算d轴、q轴的控制量；根据所述d轴、q轴的控制量对三相电流的d轴、q轴分量进行自抗扰控制；本发明专利技术不仅省去了控制器设计时的前馈和解耦步骤，使控制器对系统参数变化和模型偏差具有强鲁棒性，并且提升了其在电流跟踪速度、不平衡电流与低频谐波电流抑制方面的性能。

A low frequency harmonic current control method and device of grid connected inverter

【技术实现步骤摘要】
一种并网逆变器低频谐波电流控制方法及装置
本专利技术属于并网逆变器控制
，更具体地，涉及一种并网逆变器低频谐波电流控制方法及装置。
技术介绍
随着以石油、天然气为代表的传统化石能源的可开采量日益减少，以及使用非清洁能源导致的全球环境问题日益突出，以太阳能、风能为代表的新能源在全球范围内得到了广泛的开发和使用。并网逆变器作为基于新能源的分布式发电系统并网的最后一级电力变换设备，对并网电能的控制起着关键作用。在并网逆变器的多种拓扑结构中，L滤波的电压源型三相逆变器因具备结构简单、能量双向流动、向电网输送三相平衡功率等优点得到大量应用。由于电网对逆变器输出电能质量有严格要求，因此研究电流控制器具有重要意义。传统控制器控制并网电流时需要采用多种控制策略分别解决网压扰动、变量耦合、模型参数偏差等问题，不仅增加了设计的难度、复杂程度，并且在动态响应速度、控制低频谐波电流和三相不平衡电流方面难以获得理想的效果。
技术实现思路
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种并网逆变器低频谐波电流控制方法及装置，通过将网压扰动、变量耦合、模型参数偏差等因素均作为未知扰动进行同步估计，可同时补偿以上因素对电流控制的影响，从而简化了设计过程，并提升了控制器在鲁棒性、电流跟踪速度、不平衡电流与低频谐波电流抑制方面的性能。为实现上述目的，按照本专利技术的第一个方面，提供了一种并网逆变器低频谐波电流控制方法，该方法包括：获取L型三相并网逆变器在dq坐标系中的电流状态方程，所述电流状态方程中包括电网电压扰动项、变量耦合项和模型参数偏差项；采样三相电流并通过坐标变换获得所述三相电流的d轴、q轴分量；将所述电网电压扰动项、变量耦合项和模型参数偏差项作为未知扰动进行估计，利用所述未知扰动的估计值计算d轴、q轴的控制量；根据所述d轴、q轴的控制量对三相电流的d轴、q轴分量进行自抗扰控制。优选的，上述并网逆变器低频谐波电流控制方法，所述获取L型三相并网逆变器在dq坐标系中的电流状态方程具体包括：构建L型三相并网逆变器在自然坐标系中的电流状态方程；以电网电压合成矢量的方向为d轴正方向对所述电流状态方程进行坐标变换，分别得到d轴、q轴电流状态方程。优选的，上述并网逆变器低频谐波电流控制方法，所述L型三相并网逆变器在自然坐标系中的电流状态方程具体为：式中，L',R'分别是实际电感、阻抗的近似值；ia,ib,ic分别是并入电网的三相电流；ea,eb,ec分别是电网三相电压；ua,ub,uc分别是逆变器输出的三相电压；fa,fb,fc分别是三相电流状态方程中的模型偏差项；优选的，上述并网逆变器低频谐波电流控制方法，所述d轴、q轴电流状态方程分别为：式中，id,iq分别是并入电网的三相合成电流的d轴、q轴分量；ed,eq分别是电网三相合成电压的d轴、q轴分量；ud,uq分别是逆变器输出的三相合成电压的d轴、q轴分量；fd,fq分别是d轴、q轴电流状态方程中的模型偏差项。优选的，上述并网逆变器低频谐波电流控制方法，利用所述未知扰动的估计值计算d轴、q轴的控制量具体包括：获取逆变器输出电压的d轴、q轴分量，以所述输出电压的d轴、q轴分量以及三相电流的d轴、q轴分量构建扩张状态观测器；利用所述扩张状态观测器对三相电流的d轴、q轴分量以及未知扰动进行估计以获取各自对应的估计值；分别取给定的d轴电流与所述d轴分量的估计值之间的差值以及给定的q轴电流与所述q轴分量的估计值之间的差值，得到d轴、q轴电流误差；利用所述d轴、q轴电流误差对应的线性反馈和所述未知扰动的估计值对应的补偿量组成d轴、q轴的控制量。优选的，上述并网逆变器低频谐波电流控制方法，所述获取逆变器输出电压的d轴、q轴分量具体为：采用电压重构的方法获取逆变器实际输出电压的d轴、q轴分量，对应的计算方程为：式中，T2s/2r表示两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换矩阵；Udc表示直流母线电压；Ts表示开关周期；ta,tb,tc分别表示上一个开关周期中A,B,C三相桥臂的上开关管导通时间。优选的，上述并网逆变器低频谐波电流控制方法，根据所述d轴、q轴的控制量对三相电流的d轴、q轴分量进行自抗扰控制具体包括：将d轴、q轴的控制量通过反Park变换转换为两相静止坐标系中的控制量，对转换后的所述控制量进行脉宽调制得到开关管驱动信号，将所述开关管驱动信号输入逆变器对并网电流的d轴、q轴分量进行自抗扰控制。按照本专利技术的第二个方面，还提供了一种并网逆变器低频谐波电流控制装置，该装置包括：获取单元，用于获取L型三相并网逆变器在dq坐标系中的电流状态方程，所述电流状态方程中包括电网电压扰动项、变量耦合项和模型参数偏差项；转换单元，用于将采集的三相电流进行坐标变换，获得该三相电流的d轴、q轴分量；自抗干扰控制单元，用于将所述电网电压扰动项、变量耦合项和模型参数偏差项作为未知扰动进行估计，利用所述未知扰动的估计值计算d轴、q轴的控制量；分别根据所述d轴、q轴的控制量对三相电流的d轴、q轴分量进行自抗扰控制。优选的，上述并网逆变器低频谐波电流控制装置还包括电压重构单元；所述电压重构单元用于采用电压重构的方法获取逆变器输出电压的d轴、q轴分量。优选的，上述并网逆变器低频谐波电流控制装置，所述自抗干扰控制单元包括：估计模块，用于以输出电压的d轴、q轴分量以及三相电流的d轴、q轴分量构建扩张状态观测器；利用所述扩张状态观测器对三相电流的d轴、q轴分量以及未知扰动进行估计以获取各自对应的估计值；第一计算模块，分别取给定的d轴电流与所述d轴分量的估计值之间的差值以及给定的q轴电流与所述q轴分量的估计值之间的差值，得到d轴、q轴电流误差；第二计算模块，利用所述d轴、q轴电流误差对应的线性反馈和所述未知扰动的估计值对应的补偿量组成d轴、q轴的控制量。优选的，上述并网逆变器低频谐波电流控制装置，所述自抗干扰控制单元还包括调制模块；所述调制模块用于将d轴、q轴的控制量通过反Park变换转换为两相静止坐标系中的控制量，对转换后的所述控制量进行脉宽调制得到开关管驱动信号，将所述开关管驱动信号输入逆变器对并网电流的d轴、q轴分量进行自抗扰控制。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术提供的并网逆变器低频谐波电流控制方法及装置，其通过将网压扰动、变量耦合、模型参数偏差等因素均作为未知扰动进行同步估计，可同时补偿以上因素对电流控制的影响；与传统方法相比，采用本方法设计控制器时无需单独的前馈和解耦步骤，简化了控制器设计过程，并使得控制器对系统参数变化和模型偏差具有强鲁棒性。同时，系统在电流跟踪速度、不平衡电流与低频谐波电流抑制方面的性能也得到提升。附图说明图1是本专利技术实施例提供的并网逆变器低频谐波电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并网逆变器低频谐波电流控制方法，其特征在于，包括：/n获取L型三相并网逆变器在dq坐标系中的电流状态方程，所述电流状态方程中包括电网电压扰动项、变量耦合项和模型参数偏差项；/n采样三相电流并通过坐标变换获得所述三相电流的d轴、q轴分量；/n将所述电网电压扰动项、变量耦合项和模型参数偏差项作为未知扰动进行估计，利用所述未知扰动的估计值计算d轴、q轴的控制量；根据所述d轴、q轴的控制量对三相电流的d轴、q轴分量进行自抗扰控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种并网逆变器低频谐波电流控制方法，其特征在于，包括：
获取L型三相并网逆变器在dq坐标系中的电流状态方程，所述电流状态方程中包括电网电压扰动项、变量耦合项和模型参数偏差项；
采样三相电流并通过坐标变换获得所述三相电流的d轴、q轴分量；
将所述电网电压扰动项、变量耦合项和模型参数偏差项作为未知扰动进行估计，利用所述未知扰动的估计值计算d轴、q轴的控制量；根据所述d轴、q轴的控制量对三相电流的d轴、q轴分量进行自抗扰控制。


2.如权利要求1所述的并网逆变器低频谐波电流控制方法，其特征在于，所述获取L型三相并网逆变器在dq坐标系中的电流状态方程具体包括：
构建L型三相并网逆变器在自然坐标系中的电流状态方程；
以电网电压合成矢量的方向为d轴正方向对所述电流状态方程进行坐标变换，分别得到d轴、q轴电流状态方程。


3.如权利要求2所述的并网逆变器低频谐波电流控制方法，其特征在于，所述L型三相并网逆变器在自然坐标系中的电流状态方程具体为：



式中，L',R'分别为实际电感、阻抗的近似值；ia,ib,ic分别为并入电网的三相电流；ea,eb,ec分别为电网三相电压；ua,ub,uc分别为逆变器输出的三相电压；fa,fb,fc分别为三相电流状态方程中的模型偏差项；
所述d轴、q轴电流状态方程分别为：



式中，id,iq分别为并入电网的三相合成电流的d轴、q轴分量；ed,eq分别为电网三相合成电压的d轴、q轴分量；ud,uq分别为逆变器输出的三相合成电压的d轴、q轴分量；fd,fq分别为d轴、q轴电流状态方程中的模型偏差项。


4.如权利要求1所述的并网逆变器低频谐波电流控制方法，其特征在于，利用所述未知扰动的估计值计算d轴、q轴的控制量具体包括：
获取逆变器输出电压的d轴、q轴分量，以所述输出电压的d轴、q轴分量以及三相电流的d轴、q轴分量构建扩张状态观测器；
利用所述扩张状态观测器对三相电流的d轴、q轴分量以及未知扰动进行估计以获取各自对应的估计值；
分别取给定的d轴电流与所述d轴分量的估计值之间的差值以及给定的q轴电流与所述q轴分量的估计值之间的差值，得到d轴、q轴电流误差；
利用所述d轴、q轴电流误差对应的线性反馈和所述未知扰动的估计值对应的补偿量组成d轴、q轴的控制量。


5.如权利要求4所述的并网逆变器低频谐波电流控制方法，其特征在于，所述获取逆变器输出电压的d轴、q轴分量具体为：
采用电压重构的方法获取逆变器实际输出电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，王兴，张伟健，辜承林，李健，熊飞，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42