[发明专利]一种三相LCL电压源型逆变器入网控制策略

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种电压源型逆变器，尤其涉及一种三相LCL电压源型逆变器入网控制策略。

背景技术

由于石油、煤炭和天然气等不可再生能源的大规模开发使用而引发的环境污染和不可再生能源日趋枯竭等问题，风能、太阳能等可再生清洁能源的利用及其发电技术成为新能源发展的重要组成部分。新能源发电最终的目的是实现单位功率因数并网，因此并网控制策略的研究也随之成为研究的热点。并网控制策略所针对的对象是并网逆变器，而现今逆变器中逆变桥开关管的导通与关断几乎都采用PWM(Pulse Width Modulation)调制技术。PWM调制技术主要有SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)调制技术和SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)调制技术。当运用PWM调制技术控制三相逆变桥开关管导通与关断而输出电流时，所输出的电流会含大量的高次谐波，如果不进行滤波而直接并网，则会导致高次谐波流入电网进而降低电能质量和造成谐波污染。为抑制谐波给电网造成的污染，满足并网要求，需要在并网侧设置较大的电感值，然而较大滤波电感的设置会增加控制系统的惯性，降低电流内环的响应速度并且增加损耗和成本。因此合理选择滤波装置成为研究的重中之重。

为获得高质量的并网电能，针对大功率的并网发电系统，采用LCL型滤波器。LCL型滤波器相对于L型滤波器而言，其具有三阶低通滤波特性，对于相同的谐波标准和较低的开关频率，其可采用较小的滤波电感。

发明内容

为了克服LCL滤波器存在的难题，本发明提出一种三相LCL电压源型逆变器入网控制策略。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明首先选择在两相静止坐标系下建立三相并网逆变器数学模型，避免两相旋转坐标系下并网电流的交叉耦合，其次采用并网电流外环、电容电流内环双电流闭环的控制策略实现其有效并网，最后通过反馈电容电流来抑制系统谐振。

三相LCL电压源型逆变器入网控制策略，包括基于LCL型滤波器的并网逆变器、电流外环、电流内环三个部分。

所述基于LCL型滤波器的并网逆变器由六个IGBT组成的桥式电路、LCL滤波器两部分组成。

所述电流外环给定指令是电网电流指令，得到的电压指令送给并网逆变器。

所述电流内环根据外环得到的电压指令，经过PID控制，进而产生控制信号。

本发明的有益效果是：并网时采用LCL型滤波器相对于L型滤波器在同样谐波标准以及比较低的开关频率的条件下，能够采用较小的电感设计，减少了系统的体积和降低损耗。采用电容电流及并网电流双电流闭环的控制策略，通过反馈电容电流使系统谐振得到抑制，并采用基于期望系统开环对数频率特性的方法来有效地设置系统参数，且考虑参数的变化对系统稳定性的影响，通过该方法可获得高功率因数的并网电流。

附图说明

图1基于LCL型滤波器的并网逆变器拓扑结构。

图2基于LCL滤波器并网逆变器的控制。

具体实施方案

图1中，U_dc为直流侧电压；u_a、u_b和u_c为逆变器侧三相电压；u_ga、u_gb和u_gc为网侧三相电压；u_ca、u_cb和u_cc为三相滤波电容电压；i_la、i_lb和i_lc为逆变器侧三相电流；i_ca、i_cb和i_cc为流入滤波电容的三相电流；i_ga、i_gb和i_gc为网侧三相电流。以LCL型滤波器电压、逆变侧电感电流和网侧电感电流为状态方程的状态变量，进行Clark变换。将三相静止坐标系下的变量变换到两相静止坐标系。电流和电压没有出现交叉耦合。因此可方便获得LCL滤波器输入电压与输出电流的传递函数关系。