[发明专利]一种三相并网逆变器并网电流的控制方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种三相并网逆变器并网电流的控制方法。

【背景技术】

现有三相并网逆变器的系统结构如图1所示，采用了LCL型并网逆变器的拓扑结构，并网电流控制策略为在dq坐标系下的重复控制。在图1中，LCL型滤波器包括三个部分：变流器侧电感L₁、并网侧电感L₂和滤波电容C。由于线路以及电感上的电阻很小，以下分析中忽略其阻值。

并网电流与逆变器侧电压的传递函数为

传统控制系统结构框图如图2所示，传统重复控制可抑制周期扰动信号，具备高增益特性，是较常用的并网电流控制策略方法，当实际电网的频率波动时，会对参考信号的跟踪精度产生很大的影响，传统重复控制传递函数为

T、ω₀分别为基波周期和基波频率，重复环节通过指数函数的展开为多个谐振控制器的和，即

重复控制内模离散模式为

虽然传统重复控制通过周期性的方式能很好的消除周期性的谐波干扰，但是由于内模控制基于上一周期迭代的计算方法，离散模型中含有一个周期的延迟环节，导致无法抑制第一个周期和非周期的谐波，使得系统动态响应速度慢，易受电网波动影响。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种三相并网逆变器并网电流的控制方法，提高系统的动态性能、稳态性能和抗扰动性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种三相并网逆变器并网电流的控制方法，控制方法基于PI控制器并联重复控制器实现，具体包括以下步骤；

(1)三相LCL型并网逆变器主电路设计

三相LCL型并网逆变器包括三相全桥逆变器和LCL型滤波器，用于将输入的直流电压变换为交流电压；其中LCL型滤波器包括逆变器侧电感L₁、电网侧电感L₂和滤波电容C，电学连接逆变桥和电网，滤波器电感总量C_f产生的无功被限制为不超过5％的系统额定功率；阻尼电阻

(2)采样电网侧电流信号和电压信号，并将信号从三相静止坐标变换为两相旋转坐标，取出；采样电网侧电压信在参考电流信号的比较下，对两相旋转坐标中的并网电流进行解耦、校正，再将两相旋转坐标转换为两相静止坐标，通过SVPWM生成六路脉冲波形控制三相全桥逆变器中六个IGBT的开关状态；

(3)采用重复PI复合控制器校正并网电流，在重复控制器上并联PI控制器，其中PI控制器为PI(z)＝K_P+K_Iz^-1，K_p、K_I分别代表比例环节系数、积分环节系数；其中重复控制器基于内模原理，包括内模模块和补偿器，所述内模模块结构为所述补偿器由补偿增益k_r、超前环节z^m,m＞0、零相移陷波器S₁(z)、二阶低通滤波器S₂(z)四个部分组成，为C(z)＝k_r·z^m·S₁(z)·S₂(z)。

优选的，在步骤(3)中所述的PI控制器的比例系数、积分系数根据劳斯稳定判据设定。

优选的，在步骤(3)中所述的内模模块引入两个可调整的系数——内模系数Q、重复控制系数K_R。

优选的，在步骤(3)中所述的重复控制器采用分数阶实现，具体包括内模模块中的分数阶相位延迟和补偿器中的分数阶相位校正。

本发明从抑制变换器谐波产生和抗电网波动两大扰动因素来改善传统重复控制的不足，针对传统重复控制器基于采用上一周期值做迭代的原理不能处理非周期谐波和易受电网频率波动影响导致系统不稳定的问题，提出了一种多目标重复控制器，从PI参数、内模系数、重复控制系数和分数阶相位校正四个方面进行设计，增强了并网电流对参考信号的跟踪精度，改善了系统抗电网频率波动的能力，保证了系统的稳态性能。

【附图说明】

图1 LCL型并网逆变器系统结构图

图2传统重复控制结构框图

图3本发明重复PI控制系统结构框图

图4 Ki-Kp取值区域

图5 Q取不同值时的幅频特性图

图6 Q＝0.98时KR取不同值的幅频特性图