[发明专利]基于LLCL型三相并网逆变器的双闭环控制方法

说明书

本发明涉及一种基于LLCL型三相并网逆变器的双闭环控制方法，在两相静止坐标系下对入网电流进行控制，避免了复杂的解耦运算。采用比例复数积分和准比例谐振复合控制器，在保证一定的带宽基础上实现较高的基频增益。相比于LCL型逆变器，该LLCL型逆变器大幅度衰减了并网电流中的开关频率附近的谐波成分，所增加的串联谐振电感L_f极小，其成本和影响可以忽略不计。同时相比于其他改进型的并网逆变器所采用的串并联电阻的无源阻尼法，本发明采用的有源阻尼法在不增加损耗的同时抑制了LLCL型逆变器的谐振峰，在保证开关频率处的陷波能力不受影响的前提下提高了并网电流质量，具有较高的控制精度与跟踪速度。

技术领域

本发明涉及一种电力控制技术，特别涉及一种基于LLCL型三相并网逆变器的双闭环控制方法。

背景技术

并网逆变器作为新能源发电设备与电网之间重要的连接部分,其性能对并网电能质量有着重要的影响。目前国内外学者对于L型、LC型以及LCL型并网逆变器做了大量研究，控制方法也已经相当成熟。然而大部分研究仅仅关注并网电流总谐波畸变率(THD)而往往忽略了PWM调制方式所带来的开关频率处的谐波电流成分。

通过在滤波电容支路串联小电感形成LC串联谐振支路，同时将串联谐振频率设置为开关频率能较大幅度地减小开关频率处的谐波成分，串联电感量极小因此可以忽略其带来的附加成本。

除以上所述的LLCL滤波器，五阶以下滤波器的拓扑结构还有6种，但满足低频高阻和高频低阻特性的只有两种，二者均保证了高频衰减能力，但电路设计十分复杂，而且采用串联阻尼电阻的方法不仅增加了有功损耗，同时还降低了对开关频率处谐波的衰减能力。

将两个LC串联谐振支路并联在滤波电容器两端构成双陷波开关频率滤波器，保证能够滤除开关频率及其倍频处谐波成分，同时降低了无源阻尼带来的消耗，但其仍对并网能量的传递效率带来影响，并且并联支路的引入会产生多个正向谐振峰值，不利于控制系统的稳定,对应的控制器设计也会变得更加复杂在LC谐振支路的电感L两侧并联阻尼电阻的基础上，同时在LC支路两侧并联电容，这种方法虽然保证了复合型LLCL滤波器高频具有-60dB/decade的衰减能力，但其开关频率处的衰减能力也被大大削弱。此外由一个LC串联谐振和一个LC并联谐振组成的混合谐振滤波器，对两个滤波电容的选取十分严格，若选取不当反而会放大谐波，造成严重后果。同时附加的电容也会增加无功损耗和设计成本。

并网逆变器的控制方式主要有比例积分(PI)控制、比例谐振(PR)控制、准比例谐振(QPR)控制以及重复控制和无差拍控制等单一型控制。还有一些复合型控制方法：模糊PCI控制、PCI+重复控制等。其方法的目的都是为了提高并网电流质量、降低谐波畸变率(THD)。实现单位功率因数并网的要求。

发明内容

本发明是针对LLCL滤波器在三相并网逆变器中运用的问题，提出了一种基于LLCL型三相并网逆变器的双闭环控制方法，结合LLCL滤波器能够滤除开关频率处谐波成分的优点，使得在保证较高的入网电流质量的同时，有效滤除开关频次附近的谐波，降低高次谐波的污染。双闭环控制在两相静止坐标系下进行交流量的控制，与在三相静止坐标系下进行控制相比，减少了控制器数量；与在两相旋转坐标系下进行控制相比，避免了复杂的解耦运算，保证了并网电流的波形质量和较高的功率因数的同时还具有良好的动态调节性能，确保了整个控制系统的安全稳定运行。