一种静止坐标系下lcl并网逆变器的有源阻尼控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种静止坐标系下LCL并网逆变器的有源阻尼控制方法，属于并网型 PWM逆变器的控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子技术的发展以及电网对并网型逆变器注入谐波电流的严格要求，在 并网型PffM逆变器中采用LCL型滤波器取代L型滤波器在光伏发电、风力发电以及储能PCS系 统等领域中得到了广泛的应用。
[0003] 众所周知，相比L型滤波器，LCL型滤波器具有更好的谐波衰减特性，能够带来更好 的谐波抑制效果，因此在并网逆变器中采用LCL型滤波器能够有效减小滤波器的体积和成 本，降低注入电网的谐波电流含量。但是由于LCL滤波器存在固有谐振频率点，在谐波电压 的激发下容易引起电路谐振，引起较大的谐振电流，严重情况下导致并网逆变器不能稳定 运行，因此，对于LCL的谐振抑制控制或者阻尼控制成为众多学者研究的热点。
[0004] 目前，已经出现的能够实现LCL谐振阻尼控制的方法主要分为两类，一类是无源阻 尼控制，一类为有源阻尼控制。无源阻尼控制主要是在LCL滤波器的电容支路串联电阻，通 过增加 LCL的阻尼从而消除LCL的固有谐振频率点，这种方法简单，实现方便，但是增加阻尼 电阻会带来一定的功率损耗，降低了系统的效率，而且也增加了系统散热的难度，此外无源 阻尼方法也降低了 LCL滤波器对于高频电流的衰减性能，因此这种方法难以满足高性能并 网逆变器系统的要求。有源阻尼控制技术主要通过增加额外的控制算法来抑制LCL固有的 谐振峰值点，公开号为102075108A和102545266A的中国发明专利通过反馈电容电流控制实 现了LCL的有源阻尼控制，但是该方法需要额外增加电流传感器，既增加了系统的成本，也 降低了系统的可靠性；公开号为103326386A的中国发明专利通过反馈电容电压控制实现 LCL的有源阻尼控制，但是该方法需要增加电压传感器，而且反馈网络为一个纯微分环节， 比较容易引入干扰噪声，影响系统的控制效果；公开号为1866719A的中国发明专利通过同 时反馈电网侧电流和逆变器侧电流实现了LCL的阻尼控制，该方法需要同时检测电网侧电 流和逆变器侧电流，将两个电流进行加权平均处理后实现LCL滤波器的有源阻尼控制，但是 该方法也需要额外电流传感器。公开号为102522879A的中国发明专利，通过采用网侧电感 电压反馈补偿，实现了对LCL滤波器的谐振阻尼，该方案的明显缺陷是需要提供额外的电压 传感器来采集电感电压，增加了系统的硬件成本，此外控制算法中采用的微分调节器数字 实现是一个难点，且微分环节比较容易引入干扰，影响系统的控制精度和稳定性;公开号为 102263417A的中国发明专利，通过采用在滤波电容器上串联阻尼电阻以及引入滤波器电容 电流反馈的混合阻尼方案，实现了对LCL滤波器的谐振阻尼，该方案的最大优点是具有较强 的电网适应能力，最大缺陷是需要提供额外的电流传感器来采集滤波器电容电流，增加了 系统的硬件成本，且增加了算法的复杂程度。上述专利所采用的方法均需要额外增加电流 传感器或者电压传感器，显然不利于系统成本降低和提高系统的可靠性。
[0005][0006] 因此，针对现有技术的不足之处，本领域亟待提出在一种不需要增加任何传感器、 算法实现简单，能够有效实现LCL型并网逆变器的有源阻尼控制方法。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是:提供了一种不需要增加任何传感器、算法简单、有效 改善系统效率和成本的静止坐标系下LCL并网逆变器的有源阻尼控制方法，解决了如何使 得实现LCL型并网逆变器的有源阻尼控制方法既不需要增加任何传感器且算法简单的问 题。
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种静止坐标系下LCL并网 逆变器的有源阻尼控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009] 步骤一:通过电网电压检测单元采样两相电网线电压，通过电网线电压到两相静 止坐标系的坐标变换公式得到电网电压矢量在静止坐标系中的分量，通过直接计算得到电 网电压的幅值以及电网相位角的正弦值和余弦值；
[0010] 步骤二:通过电流检测以及变换单元采样两相变换器侧相电流，通过坐标变换公 式得到变换器侧电流矢量在两相静止坐标系中的分量；
[0011] 步骤三:通过直流电压控制单元采样直流电压值，将直流电压的参考值与实际值 之间的误差值通过PI调节器得到电网侧有功电流的参考值送入电流指令生成单元中；
[0012] 步骤四：计算电容支路无功电流值，并根据步骤三中得到电网侧有功电流的参考 值和无功电流参考值得到变换器侧有功电流和无功电流的参考值并坐标变换到静止坐标 系下；
[0013] 步骤五:在两相静止坐标系中，将两个交流电流的参考值和反馈值的差值输入至 两个电流控制单元中的两个PR调节器中得到变换器输出电压指令值；
[0014] 步骤六:将静止坐标系下的变换器侧电流输入至有源阻尼控制单元的主动阻尼网 络得到变换器输出电压的补偿值，变换器输出电压控制值减去变换器输出电压补偿值得到 变换器输出电压的指令值；
[0015] 步骤七:将变换器输出电压的指令值输入至空间矢量脉冲生成单元得到逆变器的 驱动脉冲控制逆变器工作。
[0016] 优选地，所述步骤一的实现包括以下具体内容：
[0017] 步骤1.1:采样两相电网线电压uga4Pugb。，并通过坐标变换公式变换到两相静止坐 标系下得到U gc^Pugfi,所采用的坐标变换公式为：
[0018]
[0019]步骤1.2:根据步骤1.1得到的电网电压在αβ坐标系中的分量Uga和Ugfi得到电网电 压的幅值11"以及电网电压相角的正弦值cos(0)和余弦值sin(0)，对应的计算公式如下所 示：
[0020]
[0021]优选地，所述的步骤二的实现包括以下具体内容：
[0022] 步骤2.1:采样变换器侧两相电流值I1JPi1。，并利用坐标变换公式得到变换器侧 电流矢量在邱坐标系中分量iia和iiP，使用到的坐标变换公式为：
[0023]
[0024] 优选地，所述步骤三的实现包括以下具体内容：
[0025]步骤3.1:采样直流电压值Udc，将直流电压的参考值Udc*与实际值Udc之间的误差值 送入PI调节器得到电网侧有功电流的参考值"/，具体计算公式为：
[0026]
[0027 ]优选地，所述步骤四的实现包括以下具体内容：
[0028]步骤4.1:根据电网电压检测单元中电网电压的幅值um计算电容支路消耗的有功 电流值i。d和无功电流值i。q，具体的计算公式如下：
[0029]
[0030] 式中，〇^为电网电压的电角度;Cf为LCL滤波器的电容值；
[0031] 步骤4.2:根据电网侧电流有功电流参考值ig/和无功电流参考值ig，以及电容支 路消耗的有功电流值U和无功电流值i。。，计算得到变换器侧电流的有功电流参考值和 无功电流参考倌iJ，县休的计算公式为：
[0032]
[0033] 步骤4.3:利用反派克变换公式将变换器侧的和无功电流参考值变换到静 止坐标系中得到变换器侧电流在静止坐标系中的参考值使用的变换公式为：
[0034]
[0035] 优选地，所述步骤五的实现包括以下具体内容：
[0036] 步骤5.1:将静止坐标系下的两个电流参考值ii/和ii/以及反馈值iia和iiM故差， 并分别送入两个PR调节器，得到电流环PR调节器输出的电压值u。。和 Uci{!，具体的计算公式 为：
[0037]
[0038] 式中：c〇APR调节器的谐振角频率，此处取电网角频率即COc=COgA为PR调节器 的阻尼系数；
[0039] 步骤5.2:将电网电压值Ugc^Pugfi减去PR调节器输出电压值Ucia和U cifi得到变换器输出 电压控制值Ura和Urfi，其计算公式为：
[0040]
[0041]优选地，所述步骤六的实现包括以下具体内容：
[0042] 步骤6.1:将变换器侧电流I1C^Piie输入至主动阻尼网络H(S)得到变换器输出电压 的补偿值△ Uia和AUif!，其中补偿网络的传递函数为：
[0043]
[0044] 其中，k为补偿网络的增益系数；γ为补偿网络的阻尼系数；cod为补偿网络的谐振 角频率；
[0045]补偿网络中的三个参数按照下式来选择：
[0046]
[0047] 则输出电压的补偿值计算公式为：
[0048]
[0049] 步骤6.2 :将变换器输出电压控制值Ura和Urfi减去变换器输出电压的补偿值△ Uia和 Ame得到变换器输出电压的指令值uia和uie，计算公式如下所示：
[0050]
[0051 ]优选地，所述步骤七的实现包括以下具体内容：
[0052] 步骤7.1:将变换