一種用於併網逆變器的有源阻尼控制方法
2023-05-14 05:05:56 1
一種用於併網逆變器的有源阻尼控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於併網逆變器的有源阻尼控制方法，其技術特點包括以下步驟：對逆變器併網電流、濾波電容電流進行採樣，求出在一個控制周期內的平均值；併網電流給定值和反饋值相減，對此偏差值進行比例—諧振調節；將濾波電容電流反饋值進行比例—諧振調節；將併網電流調節器的輸出和濾波電容電流調節輸出相減，再乘上一個比例係數，作為逆變器調製信號；將逆變器調製信號與三角載波進行比較，形成逆變器的PWM脈衝。本發明在併網電流環內引入濾波電容電流的比例—慣性反饋，並將此反饋與併網電流調節器輸出做比例調節，可以達到近似於濾波電容支路串聯電阻的效果，可以達到較好的阻尼效果，有效地抑制諧波，大大降低了諧波含量。
【專利說明】-種用於併網逆變器的有源阻尼控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於併網逆變器【技術領域】，尤其是一種用於併網逆變器的有源阻尼控制方 法。
【背景技術】
[0002] 對於併網逆變器，併網電流畸變率是一個重要的技術指標。目前逆變器交流輸出 側通常採用LCL濾波器濾去PWM波形中開關頻率附近的高次諧波，與L濾波器相比，LCL 濾波效果更佳，且電感可以更小。但LCL濾波器為三階環節，存在諧振問題，而逆變器採用 併網電流閉環不能抑制此諧振。針對此問題，一般採用在濾波電容支路串聯電阻的方法來 解決，該方法簡單可靠且效果顯著，缺點是電阻上存在附加損耗。為避免電阻損耗，可通過 調整電流環結構實現與之類似的阻尼效果，例如在併網電流環內引入濾波電容電流比例反 饋、採用逆變器出口電流替代併網電流做反饋等有源阻尼方法。
[0003] 由於逆變器通常採用數字控制，存在反饋與控制滯後的問題，採用較為常見的濾 波電容電流比例反饋（其控制結構如圖1所示）的方法阻尼效果不佳，甚至會出現電流 不穩定（參見文獻[1] Stewart Geoffrey Parker, Brendan P. McGrath, Donald Grahame Holmes, '^Regions of Active Damping Control for LCL Filters", in IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 50,NO. 1，JANUARY/FEBRUARY 2014,pp. 424-432。文獻 [2] Yi Lei, Zhengming Zhao, Fanbo He, Sizhao Lu and Lu Yin, "An Improved Virtual Resistance Damping Method for Grid Connected Inverters with LCL Filters，'，IEEE Energy Conversion Congress and Exposition(ECCE)，17-22 Sept.2011, pp. 3816 -3822.);採用逆變器出口電流反饋，需要濾波電感與併網電感的比例在特點範圍內才可以 抑制諧振，但這個比例範圍通常不太符合濾波器設計原則，因此，還需要附加濾波電容電流 反饋（其控制結構如圖2所示，參見文獻[3]Yi Tang，Poh Chiang Loh，Peng Wang，Fook Hoong Choo and Feng Gao, "Exploring Inherent Damping Characteristic of LCL Filters for Three-Phase Grid Connected Voltage Source Inverters，'，in IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTR0NICS，V0L.27，N0.3，MARCH 2012, pp. 1433-1443.)，而且， 採用逆變器出口電流反饋，在調節併網電流功率因數時，需要考慮濾波電容電流的影響。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種設計更為合理、能夠有效抑制 諧波且避免損耗的用於併網逆變器的有源阻尼控制方法。
[0005] 本發明解決現有的技術問題是採取以下技術方案實現的：
[0006] 一種用於併網逆變器的有源阻尼控制方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1、對逆變器併網電流、濾波電容電流進行採樣，求出在一個控制周期內的平 均值；
[0008] 步驟2、併網電流給定值和反饋值相減，對此偏差值進行比例一諧振調節，得到並 網電流調節器輸出Ui ;
[0009] 步驟3、將濾波電容電流反饋值進行比例一諧振調節，得到濾波電容電流反饋調節 輸出u 2 ;
[0010] 步驟4、將併網電流調節器的輸出Ul和濾波電容電流調節輸出u2相減，再乘上一 個比例係數，作為逆變器調製信號；
[0011] 步驟5、將逆變器調製信號與三角載波進行比較，形成逆變器的PWM脈衝。
[0012] 而且，所述步驟2併網電流調節器輸出Ul的計算公式為：
[0013]
【權利要求】
1. 一種用於併網逆變器的有源阻尼控制方法，其特徵在於包括以下步驟： 步驟1、對逆變器併網電流、濾波電容電流進行採樣，求出在一個控制周期內的平均 值； 步驟2、併網電流給定值和反饋值相減，對此偏差值進行比例一諧振調節，得到併網電 流調節器輸出Ul ; 步驟3、將濾波電容電流反饋值進行比例一諧振調節，得到濾波電容電流反饋調節輸出u2 ; 步驟4、將併網電流調節器的輸出Ul和濾波電容電流調節輸出u2相減，再乘上一個比 例係數，作為逆變器調製信號； 步驟5、將逆變器調製信號與三角載波進行比較，形成逆變器的PWM脈衝。
2. 根據權利要求1所述的一種用於併網逆變器的有源阻尼控制方法，其特徵在於：所 述步驟2併網電流調節器輸出Ul的計算公式為：
式中，Ul為併網電流調節器輸出，i/(s)為逆變器併網電流給定值，is(s)為併網電流 反饋值，kpl為併網電流調節器比例係數，kn為併網電流調節器諧振係數，為併網電流 調節器等效帶寬，《為工頻角頻率。
3. 根據權利要求1所述的一種用於併網逆變器的有源阻尼控制方法，其特徵在於：所 述步驟3濾波電容電流反饋調節輸出u2的計算公式為：
式中，u2為濾波電容電流反饋調節輸出，ijs)為濾波電容電流反饋值，kp2為濾波電容 電流反饋比例係數，ki2為濾波電容電流反饋諧振係數，為濾波電容電流反饋等效帶寬， ?為工頻角頻率。
【文檔編號】H02J3/01GK104410072SQ201410723339
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月3日 優先權日:2014年12月3日
【發明者】董鉞, 劉江華, 邱晗, 邢文超, 王雨龍 申請人:天津天傳新能源電氣有限公司, 天津電氣科學研究院有限公司