[发明专利]L型并网逆变器并网电流控制的有源阻尼优化方法

说明书

本发明公开了一种L型并网逆变器并网电流控制的有源阻尼优化方法，解决了由于数字控制延时的存在致使控制系统不稳定的问题，同时解决了补偿延时带来的中频带相位裕度不足的问题。具体包括以下步骤：根据系统采样得到电流参考给定值i_{L_ref}与实际电流采样值i_L的一拍延迟输出的差值Δi_e。加入电流预测方法，以预测后的电感电流为研究对象，补偿了延时环节。在电流环中加入有源阻尼优化方法，其实质是在电流环中加入二阶微分反馈环节，解决了有源高频阻尼方法的加入导致系统的中频带不稳定的问题，抑制了系统由延时所引起的谐振峰，提高了系统稳定性，扩大了电流控制增益范围，减小了系统动态和静态误差。

技术领域

本发明属于电能质量优化的并网电流控制技术领域，具体涉及一种L型并网逆变器并网电流控制的有源阻尼优化方法。

背景技术

由于环境污染、化石能源危机等问题日趋严重，为满足能源需求，新能源得到了广泛开发与利用，分布式发电系统成为近年来的研究热点，为实现分布式发电稳定并入电网，并网技术得到快速发展。并网逆变器作为分布式发电的核心部分，要求其必须具有极高的输出功率因数(PF)以及极低的输出电流总谐波畸变率(THD)。由于并网系统对电能质量有很高的要求，这就需要对发电系统输出的电流控制以期达到并网的要求，因此对并网逆变系统控制策略的研究非常有必要。

目前，并网逆变器系统的控制策略繁多，主要分为电流控制、直接功率控制和模拟同步电机控制。为了使并网电流总谐波畸变率满足并网要求，实现稳定并网，通常选用电流控制来分析系统电能质量。无论电流源还是电压源变换器，通常都是通过控制电感电流来实现控制，因为电流内环控制增益总是决定着多环控制系统的允许带宽。因此逆变器输出电感电流通常被选作内环直接控制对象，电流环的状态反馈系数或者环路增益决定系统的稳定收敛速度。但是，由于数字控制延迟的存在，限制了系统控制带宽以及环路增益，使得电流控制面临很大的挑战。

数字控制延时包括采样计算延时和PWM传递延时，由于在采样过程中会给控制系统注入高次谐波，导致系统带宽和环路增益受限，从而影响系统的稳定性和响应的快速性。为解决该问题，大量的研究工作表明通过改善PI、PR控制器，改进PR控制器、PI-R控制器、PI-VPI控制器来解决电流控制的谐波和跟踪误差问题。但是为了消除电流谐波成分，会增加谐振频率点的数量，使得控制器结构变得复杂。选择比例控制器控制时，P控制器的参数大小的选择是有限制的，参数值越大，就会引入高频谐波问题，甚至导致系统不稳定。参数值越小，会影响稳定裕度，使稳态误差变大，出现低频谐波问题，而且增加控制增益和改善系统稳定裕度之间存在矛盾。

发明内容

本发明的目的是提供一种L型并网逆变器并网电流控制的有源阻尼优化方法，解决现有并网逆变器电流环中存在低、高频谐波问题，以及增加控制增益和改善系统稳定裕度之间存在矛盾的问题。

本发明所采用的技术方案是，L型并网逆变器并网电流控制的有源阻尼优化方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，采用规则采样法在三角载波谷底采样直流母线电压v_dc、逆变器输出电流值i_L，以及电网三相电压v_{g_uvw}，将直流母线电压v_dc和并网电压v_g的波动所引起的干扰问题视为扰动Δv；

步骤2，计算电流参考给定值i_{L_ref}与逆变器输出电流值i_L的一拍延迟输出的差值Δi_e，差值Δi_e经过比例控制器放大后经过0.5拍的PWM延迟，生成PWM信号，驱动开关管；