[发明专利]考虑锁相环的单相LCL型并网逆变器的频率耦合建模方法

权利要求书

1.一种考虑锁相环的单相LCL型并网逆变器的频率耦合建模方法，其特征在于，该方法主要实现过程如下：采用谐波线性化方法得到逆变器调制信号的频域表达式；根据调制信号频域表达式及主电路拓扑图，得到单相LCL型并网逆变器的频率耦合模型；

所述采用谐波线性化方法得到逆变器调制信号的频域表达式的获取过程包括：

1)在时域中，向单相LCL型并网逆变器的交流侧加入一个频率为f_p的小信号电压扰动得到单相LCL型并网逆变器的输出端电压在时域的表达式，并将该表达式转换到频域，得到单相LCL型并网逆变器的输出端电压频域表达式为V_s[f]；

2)根据小信号电压扰动得到单相LCL型并网逆变器输出电流的频域表达式I_s[f]；I_s[f]中包含基频f₁的分量、扰动频率f_p的分量、耦合电流分量，耦合电流分量频率分别为f_p1＝f_p-2f₁和f_p2＝f_p+2f₁；

3)根据单相锁相环同步参考系理论和I_s[f]，采用延时环节G_s(s)构造一组虚拟正交的单相LCL型并网逆变器输出电流I_α[f]和I_β[f]；I_α[f]＝I_s[f]；I_β[f]＝I_α[f]G_s(s)；

4)根据坐标变换矩阵T_dq/αβ(θ_pll)，得到单相LCL型并网逆变器输出电流的有功和无功分量的频域表达式I_d[f]和I_q[f]；其中，θ_pll为锁相环输出相角；θ₁为基波相角；Δθ为相角偏差的时域表达式；Δθ[f]为锁相环输出相角偏差的频域表达式；H_pll(s)为锁相环控制器传递函数；为逆变器输出电压的基频向量；j为虚数单位，用G_l(s)和G₂(s)来表示Δθ[f]与的关系；

5)根据I_d[f]、I_q[f]及电流控制器G_i(s)，得到频域下单相LCL型并网逆变器输出电压的给定值E_dv[f]、E_qv[f]；

6)根据E_dv[f]、E_qv[f]、反坐标变换矩阵T_αβ/dq(θ_pll)、频域卷积定理及Δθ[f]，得到单相LCL型并网逆变器调制信号u_m[f]的频域表达式；反坐标变换矩阵

利用调制信号u_m[f]频域表达式及主电路拓扑图，得到单相LCL型并网逆变器的频率耦合模型的具体过程包括：

1)根据主电路拓扑图得到主电路方程为：其中，V_inv[f]为逆变器输出电压；K_m为逆变器增益；V_dc为直流母线电压；L₁和L₂分别为逆变器侧和网侧LCL滤波电感；C_f为LCL滤波电容；R_d为阻尼电阻；s＝j2πf；

2)根据u_m[f]及主电路方程，得到单相LCL型并网逆变器输出电压及输出电流的关系式，进而得到单相LCL型并网逆变器的频率耦合阻抗模型：

其中，分别为频率f_p、f_p1、f_p2的单相LCL型并网逆变器的小信号阻抗表达式；U_d1和U_q1分别为E_dv[f]和E_qv[f]的稳态值；I_d[0]和I_q[0]分别为I_d[f]和I_q[f]的直流分量；s_fp1＝j2πf₁、s_fp2＝j2πf₂。