[发明专利]一种LCL型变流器有源阻尼最优延迟补偿方法

说明书

本发明公开了一种LCL型变流器有源阻尼最优延迟补偿方法。该方法为：首先确定系统的延迟时间，得到有源阻尼控制模型；然后简化有源阻尼控制模型，计算内环延迟产生的虚拟阻抗，得到谐振峰值以及谐振频率受延迟影响的原因；接着从抑制谐振的角度出发，确定最优补偿方法：反馈系数+超前相位补偿；设计超前补偿装置，确定反馈系数，比较理想情况下与校正后幅频响应图，验证最优性，得到最优幅频响应图。本发明可以抑制有源阻尼控制时因为延迟发生的谐振频率频移以及谐振峰值放大的现象，提高了系统的稳定裕度，保证了LCL对高频谐波的衰减能力以及良好的应对网侧阻抗波动的抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及新能源并网技术领域，特别是一种LCL型变流器有源阻尼最优延迟补偿方法。

背景技术

基于可再生能源的分布式发电系统(DPGS)，例如风能和太阳能，因其环保特性而受到越来越多的关注。作为DPGS与电网之间的接口，并网变流器在向电网注入高质量电力方面发挥着重要作用。并网变流器通常采用L滤波器或LCL滤波器来衰减开关谐波。与L滤波器相比，LCL滤波器具有体积小和对高频开关纹波衰减能力强的优点，所以获得了广泛使用，但是LCL滤波器本身存在谐振，容易使系统出现不稳定的问题，目前抑制谐振的方法有无源阻尼法以及有源阻尼法，其中有源阻尼法避免了功率损耗，具有显著优势。比较通用的有源阻尼法是基于电容电流反馈的方法。

控制系统中本身存在计算延迟以及PWM延迟，在不考虑延迟的理想情况下，基于电容电流反馈的有源阻尼法可以等效为在LCL的电容两端并联电阻，可以与无源阻尼法获得同样的谐振抑制效果。由于实际应用中延迟的存在，基于电容电流反馈的有源阻尼法与电容两端并联电阻的无源阻尼法有显著差别，其中延迟对于谐振的影响更不容忽视，能够使得谐振频率发生偏移，并且影响谐振峰值以及高频衰减能力。谐振频率只有在稳定域内系统才是稳定的，而谐振频率的频移，会使系统处于不稳定状态，另外谐振频率还会受到网侧电感波动的影响，所以抑制延迟对于谐振频率的影响，就能减小网侧电感波动对系统的稳定性的影响，提高系统的抗干扰能力。

LCL的优点是对高频的衰减能力强，而时间延迟会弱化这个能力，同时延迟也会使得谐振峰值变大，这些影响都对系统的稳定性以及性能带来了不利影响。因此LCL并网变流器使用有源阻尼法控制时，延迟补偿是不可缺少的。目前为止，有关LCL并网变流器的设计，要么不考虑延迟对于谐振的影响，要么以提高系统的稳定裕度为目的进行延迟补偿，并未考虑到谐振频率的波动、谐振峰值的增大以及高频谐波滤波能力的减弱这些情况，达不到延迟补偿的最优效果。另外延迟补偿之后的系统，无论是相位裕度还是幅值裕度都无法作为判定一个系统稳定性的标量，无法实现最优补偿。

发明内容

本发明的目的在于提供一种系统稳定性高、抗干扰能力强的LCL变流器有源阻尼延迟补偿方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种LCL型变流器有源阻尼最优延迟补偿方法，包括以下步骤：

步骤1、确定系统的延迟时间，得到有源阻尼控制模型；

步骤2、简化有源阻尼控制模型，计算并联在电容两端的虚拟阻抗，分析虚拟阻抗影响谐振频率和峰值的原因；

步骤3、从抑制谐振的角度出发，确定最优补偿方案：反馈系数+超前补偿；

步骤4、设计超前补偿装置，确定反馈系数，比较理想情况下与校正后幅频响应图，验证最优性，得到最优幅频响应图。

进一步地，步骤1所述的确定系统的延迟时间，得到有源阻尼控制模型，具体如下：

步骤1.1、确定系统的延迟时间，包括计算延迟和PWM延迟：

计算延迟，在单更新模式下由下式给定：

PWM延迟，即为ZOH的数学模型，公式如下：