提升LCL型逆变器对弱电网适应能力的控制方法

本发明涉及并网逆变器控制，具体为提升lcl型逆变器对弱电网适应能力的控制方法。

背景技术：

1、lcl滤波器相比单l滤波器具有体积小、成本低的优势，被广泛地应用于并网逆变器。但是，一方面lcl型滤波器含有谐振，易导致系统失稳，需要增加抑制谐振的措施；另一方面随着电网持续减弱，电网含有丰富背景谐波且电网阻抗不可忽视，导致lcl型逆变器进网电流质量、系统稳定性受到影响。

2、针对第一个问题，采用有源阻尼(active damping，ad)策略能够有效地抑制lcl滤波器谐振，但ad通常需要附加传感器测量系统状态量，导致系统成本增加、可靠性降低；针对第二个问题，可以采用在基波和各次谐波处具有高增益的控制器来抑制电网背景谐波的影响，如谐波谐振控制器等，但由于弱电网下电网含有丰富的背景谐波，因而系统需要多个谐波谐振控制器，导致系统计算量增加，而且电网背景谐波频率易发生偏移，会降低谐波谐振控制器的控制效果。对于电网阻抗降低系统稳定性的问题，可以在控制环路中加入虚拟阻抗支路将弱电网等效变为强电网，但采用该种方法需要明确电网阻抗，而已有的方法包括注入特定谐波、功率扰动等均存在缺陷，降低系统的性能。

3、考虑到对进网电流二阶微分反馈实现ad无需额外增加传感器，而且对进网电流反馈实现ad能够增加逆变器输出阻抗，有利于抑制电网背景谐波对进网电流的影响，但二阶微分会引入高频噪声，降低进网电流质量；增加逆变器输出阻抗相角裕度能够提升并网逆变器在弱电网下的稳定裕度，但已有策略多是采用非线性控制器，如滑模控制器、鲁棒h∞控制器等，增加了控制器参数设计的难度。因此，如果能够找到可等效二阶微分反馈进网电流实现ad且不会放大谐波的环节、可增加逆变器输出阻抗相角裕度且具有实现简单特点的环节，将能够提升并网逆变器对弱电网的适应能力，具有重要的应用价值，为此提供了提升lcl型逆变器对弱电网适应能力的控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供提升lcl型逆变器对弱电网适应能力的控制方法，以解决上述背景技术提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：提升lcl型逆变器对弱电网适应能力的控制方法，包括控制系统，所述控制系统包括第一减法器、负带通滤波器、阻尼支路反馈系数模块、比例谐振控制器、微分控制器和超前校正模块、微分控制器和超前校正模块使能模块、第一加法器和第二减法器；

3、具体的方法如下步骤：

4、s1：测量得到的进网电流，首先经过负带通滤波器、阻尼支路反馈系数模块产生第一输出信号；

5、s2：然后进网电流与参考电流共同接入第一减法器的输入端，通过第一减法器相减得到电流偏差信号，电流偏差信号分别经过比例谐振控制器、微分控制器和超前校正模块的输入端，再通过微分控制器和超前校正模块使能模块，最后通过第一加法器相加产生第二输出信号；

6、s3：所述第一输出信号与第二输出信号经过第二减法器，产生调制波，经过pwm模块，产生驱动信号从而控制逆变器进网电流。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述测量得到的进网电流分别与第一减法器和负带通滤波器的输入端连接。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述负带通滤波器的输出端与阻尼支路反馈系数模块的输入端连接，所述阻尼支路反馈系数模块的输出端与第二减法器的输入端连接。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述第一减法器的输出端与比例谐振控制器、微分控制器和超前校正模块的输入端连接，所述微分控制器和超前校正模块的输出端与微分控制器和超前校正模块使能模块的输入端连接。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述比例谐振控制器、微分控制器和超前校正模块使能模块的输出端连接第一加法器的输入端，所述第一加法器的输出端连接第二减法器的输入端，所述第二减法器的输出端连接pwm模块。

11、本发明的有益效果是：本发明的负带通滤波器等效二阶微分反馈进网电流实现ad，不仅能够节省一个传感器，还能够增加逆变器输出阻抗，有利于抑制电网背景谐波对进网电流的影响；微分控制器和超前校正模块能够有效地增加逆变器输出阻抗的相角裕度，且微分控制器和超前校正模块使能环节可在电网阻抗较小时禁止微分控制器和超前校正模块，有利于提升并网逆变器的进网电流质量。

12、本发明所提控制框架，可有效抑制电网背景谐波对进网电流的影响，还能够提升并网逆变器相角裕度，有效提升了并网逆变器对弱电网的适应能力，有利于进一步提升新能源发电在电网中所占比例。

技术特征：

1.提升lcl型逆变器对弱电网适应能力的控制方法，包括控制系统，其特征在于：所述控制系统包括第一减法器(1)、负带通滤波器(2)、阻尼支路反馈系数模块(3)、比例谐振控制器(4)、微分控制器和超前校正模块(5)、微分控制器和超前校正模块使能模块(6)、第一加法器(7)和第二减法器(8)；

2.根据权利要求1所述的提升lcl型逆变器对弱电网适应能力的控制方法，其特征在于：所述测量得到的进网电流分别与第一减法器(1)和负带通滤波器(2)的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的提升lcl型逆变器对弱电网适应能力的控制方法，其特征在于：所述负带通滤波器(2)的输出端与阻尼支路反馈系数模块(3)的输入端连接，所述阻尼支路反馈系数模块(3)的输出端与第二减法器(8)的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的提升lcl型逆变器对弱电网适应能力的控制方法，其特征在于：所述第一减法器(1)的输出端与比例谐振控制器(4)、微分控制器和超前校正模块(5)的输入端连接，所述微分控制器和超前校正模块(5)的输出端与微分控制器和超前校正模块使能模块(6)的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的提升lcl型逆变器对弱电网适应能力的控制方法，其特征在于：所述比例谐振控制器(4)、微分控制器和超前校正模块使能模块(6)的输出端连接第一加法器(7)的输入端，所述第一加法器(7)的输出端连接第二减法器(8)的输入端，所述第二减法器(8)的输出端连接pwm模块。

技术总结
本发明公开了提升LCL型逆变器对弱电网适应能力的控制方法，首先，采样得到的进网电流，经过负带通滤波器模块、阻尼支路反馈系数模块，产生第一输出信号；同时，进网电流与给定参考电流通过减法器相减，得到的电流偏差信号分别经过谐振控制器、微分控制器和超前校正模块，然后通过加法器相加产生第二输出信号；第一输出信号与第二输出信号通过减法器相减得到调制波，调制波输入到PWM模块，产生驱动信号驱动逆变器功率器件。本发明提出的控制策略，能够有效抑制电网背景谐波对进网电流质量的影响，还能够增加LCL型逆变器在弱电网下的稳定裕度，同时相比已有的有源阻尼策略可节省一个传感器，具有较好的实用价值。

技术研发人员：李明明,付燕,吴迪,周晨阳,王在福,许瑞龙,张海鹏,杨壮壮
受保护的技术使用者：江苏海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17