三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法，在所述三相LCL型并网逆变器的网侧电流反馈通道中增设比例延迟环节用于改善并提高幅值裕度，所述比例延迟环节等效为所述三相LCL型并网逆变器中网侧滤波电感L2的并联有源虚拟阻抗，所述有源虚拟阻抗的实部Re和虚部Xe的大小及正负取值随着频率的变化而变化。本发明专利技术中提供的方法改善并提高了幅值裕度，提升了并网系统的稳定范围及适应能力，解决了抑制三相LCL型并网逆变器中谐振尖峰上位的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法及其应用
[0001]所属领域
[0002]本专利技术属于三相LCL型并网逆变器稳定性研究方向，具体涉及一种三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法及其应用。

技术介绍

[0003]在光伏逆变并网系统中，并网逆变器是连接光伏发电系统与电网的核心装置，对电力系统稳定运行至关重要。为了减小并网电流谐波及并网滤波器体积、重量、成本，通常采用LCL型滤波器。随着分布式电源并网功率等级的增加及接入位置的广泛分布，电网越来越表现出弱电网的特性，即电网阻抗增大和电网电压具有丰富的背景谐波。电网阻抗波动会改变LCL型滤波器原有的频率特性，影响系统的稳定性，而电网电压背景谐波会引起并网电流的畸变，影响电网电能质量。
[0004]为消除因电网电压畸变引起的并网电流畸变，通常采用电网电压全前馈，但在弱电网条件下，电网电压前馈会引入一条与电网阻抗相关的正反馈回路，对系统稳定性产生影响。文献公开了一种并网电流延迟反馈有源阻尼方法，能够解决弱电网下一定范围内谐振频率偏移导致的不稳定问题，但是稳定范围有限。
[0005]现有方法中大体通过有源阻尼消除谐振尖峰增加系统幅值稳定裕度，或者前向通道加入延时环节增加相角稳定裕度的方法使系统达到稳定，其稳定的谐振频率分别局限在一定范围内，不能适应较大范围弱电网阻抗波动。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法及其应用，解决了抑制LCL谐振尖峰的上位问题。
[0007]一种三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法，在所述三相LCL型并网逆变器的网侧电流反馈通道中增设比例延迟环节用于改善并提高幅值裕度，所述比例延迟环节等效为所述三相LCL型并网逆变器中网侧滤波电感L2的并联有源虚拟阻抗，所述有源虚拟阻抗的实部Re和虚部Xe的大小及正负取值随着频率的变化而变化。
[0008]进一步地，在满足所述实部R
e
等效的有源虚拟电阻为正的延迟时间情况下，所述虚部X
e
等效的有源虚拟电抗与所述网侧滤波电感L2并入后的总电感为正。
[0009]进一步地，在满足所述实部R
e
等效的有源虚拟电阻为正的延迟时间情况下，需要同时保证虚部X
e
等效的有源虚拟电抗与所述网侧滤波电感L2并入后的总电感为正，须满足
[0010][0011]式中L1表示三相逆变器侧滤波电感、C表示滤波电容，L2表示网侧滤波电感，K
c
表示比例延迟环节传递函数的比例系数。
[0012]进一步地，所述三相LCL型并网逆变器在弱电网下，在所述三相LCL型并网逆变器的网侧电流反馈通道增设延迟控制用于改善并提高相角裕度，所述比例延迟环节串入所述
网侧电流反馈通道中与增设的所述延迟控制级联构成电流延迟级联反馈控制，同时用于改善并提高幅值裕度及相角裕度，扩大谐振频率偏移的稳定范围。
[0013]进一步地，所述电流延迟级联反馈控制的稳定条件为：
[0014][0015]式中f
r
表示谐振频率，T
w
表示相角裕度稳定控制的延时时间，T
z
表示幅值裕度稳定控制的延迟时间。
[0016]进一步地，所述电流延迟级联反馈控制等效为所述三相LCL型并网逆变器中网侧滤波电感L2的并联有源阻尼，所述有源阻尼的实部Re和虚部Xe的大小及正负取值随着频率的变化而变化，在满足所述实部Re等效的有源虚拟电阻为正的延迟时间情况下，所述虚部Xe等效的有源虚拟电抗与弱电网的等效电感Lg串联后并入后的总电感为正。
[0017]在本专利技术的第二个方面，提供一种弱电网三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法，在所述三相LCL型并网逆变器的逆变器侧电流反馈通道增设延迟控制用于改善并提高相角裕度，比例延迟环节串入所述逆变器侧电流反馈通道中与增设的所述延迟控制级联构成电流延迟级联反馈控制，同时用于改善并提高幅值裕度及相角裕度，扩大谐振频率偏移的稳定范围。
[0018]进一步地，所述电流延迟级联反馈控制等效为所述三相LCL型并网逆变器中的有源阻尼，所述有源阻尼的实部Re和虚部Xe的大小及正负取值随着频率的变化而变化，在满足所述实部Re等效的有源虚拟电阻为正的延迟时间情况下，所述虚部Xe等效的有源虚拟电抗与弱电网的等效LCL滤波器中电感或电容并联或串联的总电抗为正。
[0019]在本专利技术的第三个方面，提供一种弱电网下三相LCL型并网逆变器稳定性控制系统，其特征在于，所述控制系统中采用电容电压全前馈用于抑制电网电压背景谐波对并网电流的影响，所述控制系统包含上述所述的电流延迟级联反馈控制用于扩大谐振频率偏移的稳定范围，所述电容电压全前馈和所述电流延迟级联反馈控制相互解耦。
[0020]本专利技术和现有技术相比具有如下有益效果：
[0021]1、本文提出的一种三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法，通过增设比例延迟环节，可以改善并提高电网的幅值裕度，解决了抑制LCL谐振尖峰的上位问题。
[0022]2、本专利技术中提出的并网电流延迟级联反馈控制策略是形成互补的相角稳定裕度和幅值稳定裕度，满足弱电网下并网阻抗较大范围波动的稳定性问题。满足相角稳定裕度的谐振频率波动范围为1/(4Tw)<fr<3/(4Tw)、幅值稳定裕度的谐振频率波动范围为1/(4Tz)<fr<3/(4Tz)。选择3/(4Tz)>1/(4Tw)，且Tz>Tw，系统稳定的谐振频率波动范围扩大为1/(4Tz)<fr<3/(4Tw)，提高了弱电网下的鲁棒性。
[0023]3、本专利技术提出的并网电流延迟级联反馈控制策略可避免在电容电压前馈环路内作用产生相互抵消而失效问题，可同时利用电容电压的全前馈控制抑制电网背景谐波带来的并网电流畸变，提高并网电流THD，逆变系统运行于高功率因数。因此，电容电压全前馈的电流延迟级联反馈控制策略，是综合解决弱电网下影响并网系统性能的方案。
[0024]4、本专利技术提出的电流延迟级联反馈控制稳定性控制策略，仅需并网电流这一物理参量，既实现电流并网跟踪控制，又可以扩大系统在弱电网下的稳定裕度，无需额外传感器，具有简便、有效、低成本的优势。
[0025]5、对于逆变器侧电感电流反馈控制在弱电网下的稳定性及并网质量问题，通过初步仿真分析，仍可应用所提出的电流延迟级联反馈控制方法，当然这里的反馈电流为逆变器侧电流，高系统鲁棒性。电容电压全前馈也同样适用于逆变同样可以达到扩大弱电网阻抗波动的稳定范围，提器侧电流闭环控制，有效抑制背景谐波对并网电流的影响。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法，其特征在于，在所述三相LCL型并网逆变器的网侧电流反馈通道中增设比例延迟环节用于改善并提高幅值裕度，所述比例延迟环节等效为所述三相LCL型并网逆变器中网侧滤波电感L2的并联有源虚拟阻抗，所述有源虚拟阻抗的实部Re和虚部Xe的大小及正负取值随着频率的变化而变化。2.根据权利要求1所述的一种三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法，其特征在于，在满足所述实部R
e
等效的有源虚拟电阻为正的延迟时间情况下，所述虚部X
e
等效的有源虚拟电抗与所述网侧滤波电感L2并入后的总电感为正。3.根据权利要求1所述的一种三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法，其特征在于，在满足所述实部R
e
等效的有源虚拟电阻为正的延迟时间情况下，需要同时保证虚部X
e
等效的有源虚拟电抗与所述网侧滤波电感L2并入后的总电感为正，须满足式中L1表示三相逆变器侧滤波电感、C表示滤波电容，L2表示网侧滤波电感，K
c
表示比例延迟环节传递函数的比例系数。4.根据权利要求1所述的一种三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法，其特征在于，所述三相LCL型并网逆变器在弱电网下，在所述三相LCL型并网逆变器的网侧电流反馈通道增设延迟控制用于改善并提高相角裕度，所述比例延迟环节串入所述网侧电流反馈通道中与增设的所述延迟控制级联构成电流延迟级联反馈控制，同时用于改善并提高幅值裕度及相角裕度，扩大谐振频率偏移的稳定范围。5.根据权利要求4所述的一种三相LCL型并网逆变器稳定性控制方法，其特征在于，所述电流延迟级联反馈控制的稳定条件为：式中f
r
表示谐振频率，T

【专利技术属性】
技术研发人员：李萍，段晓宁，刘国忠，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：