[发明专利]一种LCL型并网逆变器的有源阻尼方法

说明书

本发明涉及一种LCL型并网逆变器的有源阻尼方法，该方法基于高速ADC采集逆变器侧电流，采集或估算并网侧电流，采集直流母线电容电压，然后将采集的逆变器侧电流、并网侧电流和直流母线电容电压送入FPGA，采用FPGA实时计算有源阻尼控制电压，并进行PWM调制，实现有源阻尼控制。该方法有利于抑制有源阻尼数字化控制延时带来的谐振问题，且降低了控制的复杂度。

技术领域

本发明涉及并网逆变器技术领域，具体涉及一种LCL型并网逆变器的有源阻尼方法。

背景技术

并网逆变器广泛应用于工业电气行业，如各种类型的有源滤波器，无功补偿装置，新能源并网设备等。为了减小连接电抗器的体积，降低逆变器并网电流谐波，大量并网变换器通过LCL型电路连接电网。然而，LCL型电路存在谐振频率点，容易引起输出电流出现高频谐波。

为了解决该问题，主要有两类方法，即无源阻尼法和有源阻尼法。其中，无源阻尼法通过在电容上串联电阻，实现对谐振的阻尼以抑制振荡，减少谐波。该方法简单易行，在工业上也得到了大量应用。然而，无源阻尼电路中的电阻将消耗大量功率，不仅增加了系统损耗，同时增加了散热成本，而电阻高温也会加速周围器件的老化，影响系统可靠性。

相对而言，有源阻尼法仅仅通过控制算法为系统增加阻尼，无需额外的电阻即可抑制LCL电路中的谐振。尽管有源阻尼法有上述优点，但在实际应用中可能产生新的问题，即由于采样频率及控制延时问题，系统中将存在新的谐振点，谐振频率为f_s/6，其中f_s为采样频率。事实上，受限于现有的控制电路结构，f_s通常低于20kHz，此时进行有源阻尼极易引起谐振。为了解决该问题，各种不同复杂程度的控制算法被提出，但是很多方法较为复杂，对电路参数敏感，在不同电网阻抗下的稳定性有待论证。此外，现有的有源阻尼电路，往往需要采集电容电流与网侧电流，即每相需要采集两个电流值，增加了电路的复杂性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LCL型并网逆变器的有源阻尼方法，该方法有利于抑制有源阻尼数字化控制延时带来的谐振问题，且降低了控制的复杂度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种LCL型并网逆变器的有源阻尼方法，基于高速ADC采集逆变器侧电流，采集或估算并网侧电流，采集直流母线电容电压，然后将逆变器侧电流、并网侧电流和直流母线电容电压送入FPGA，采用FPGA实时计算有源阻尼控制电压，并进行PWM调制，实现有源阻尼控制。

进一步地，采集并网侧电流时，采用与并网逆变器的控制频率相同的采样频率对并网侧电流进行低速采样。

进一步地，采集直流母线电容电压时，采用与并网逆变器的控制频率相同的采样频率对直流母线电容电压进行低速采样。

进一步地，采用FPGA进行有源阻尼计算的方法为：将高速采集到的逆变器侧电流i_L1与采集或估算得到的并网侧电流i_L2通过减法器，得到电容电流i_c，再通过乘法器，乘以系数R_d，得到阻尼控制电压u_damp，将阻尼控制电压u_damp与直流母线电容电压通过除法器相除，得到阻尼控制的调制信号M_damp，最后把调制信号M_damp与电流控制的调制信号M_ctrl通过加法器，得到最终的调制信号M_all，在FPGA中通过PWM模块后得到各功率器件的控制信号，完成最终的阻尼控制。