[发明专利]一种并网逆变器网侧电流控制方法

说明书

本发明公开了并网逆变器网侧电流控制方法，根据LCL型逆变器的等效拓扑图，在滤波电感L₁支路和滤波电容C_f支路串入受控源(αv_pcc‑i_gZ_v)，其中i_gZ_v模拟阻尼Z_v可抑制逆变器自身的谐振尖峰，受控电压源αv_pcc可抵抗电网谐波电压对并网电流的影响。串联在电感L₁支路的受控源可整合到逆变器控制当中，而串联在电容C_f支路上的受控源则需要通过外加有源补偿装置来实现。根据逆变器整体控制框图可推导得出逆变器输出阻抗传递函数，基于无源理论进行参数设计。从而拓宽逆变器无源范围，增强逆变器输出阻抗强度，以提高逆变器系统稳定性以及对电网扰动的抑制能力。

技术领域

本发明属于光伏并网逆变器控制技术领域，涉及一种并网逆变器网侧电流控制方法。

背景技术

近年来，随着化石能源的短缺以及日益严重的环境污染问题，可再生能源技术得到大力发展与普及，逆变器作为新能源并网发电的关键部件，其作用至关重要。为衰减功率器件通断产生的高频开关谐波，并网逆变器的输出会经由LC或LCL滤波器与电网相连接，但LCL的谐振尖峰可能会引起并网电流振荡，甚至导致并网逆变器不稳定。特别是在弱电网条件下，由于逆变器输出阻抗与电网阻抗的交互作用，逆变器与电网之间会产生耦合谐振。

此外，由于上级电网谐波电压的渗透以及本级电网各种非线性负载的接入，弱电网条件下公共接入点(PCC)的电压中包含了丰富的背景谐波。该背景谐波可能引起并网逆变器的入网电流发生畸变，增大了并网电流总谐波畸变率(THD)。

因此，需要采取一定的措施来抑制LCL滤波器与电网的交互谐振以及电网电压谐波对并网电流的影响。目前谐振抑制问题可通过引入无源阻尼或有源阻尼来解决，无源阻尼实现简单、可靠性高，对谐振有很好的抑制效果，但是会增加系统的损耗。传统有源阻尼方案对滤波器参数和电网阻抗变化较为敏感，通常需要额外增加传感器，增加了系统成本，降低了系统运行可靠性。而电压谐波抑制问题可通过重复控制器、谐波补偿器或者电网电压前馈技术来解决。其中电网电压前馈控制算法简单，谐波抑制范围宽，同时可以防止启动过程中的冲击电流，减小稳态跟踪误差，提高系统动态性能，受到广泛应用。但是，弱电网条件下，由于逆变器与电网阻抗的交互作用，电网电压前馈会引入网侧电流的附加正反馈，对系统的稳定性造成负面的影响。为解决上述问题，本发明针对弱电网条件下的LCL型并网逆变器提出了一种基于无源理论的网侧电流控制方法。

发明内容

为解决上述问题，提出一种弱电网下基于无源理论的LCL型并网逆变器网侧电流控制方法，通过在LCL滤波器的电容支路串联低成本有源补偿装置，实现逆变器输出阻抗充分无源性以及高阻抗强度，提高逆变器在弱电网下的稳定性以及对电网背景谐波的抑制能力。本发明的技术方案为一种并网逆变器网侧电流控制方法，包括以下步骤：

S1，并入受控源：根据LCL型逆变器等效拓扑图，在滤波电感支路和滤波电容支路分别串联入受控源αv_pcc-i_gZ_v，其中，α为电压前馈系数，i_g为并网电流，v_pcc为并网电压，i_gZ_v模拟阻尼Z_v抑制逆变器自身的谐振尖峰，受控电压源αv_pcc抵抗电网谐波电压对并网电流的影响；将串联在滤波电感支路的受控源整合到逆变器的控制回路中，通过电网电压和网侧电流反馈控制；串联在滤波电容支路上的受控源进行外加有源补偿装置；

S2，外加有源补偿装置及控制：将补偿器串联接在滤波电容支路，补偿器包括两个低压MOSFET开关管、直流侧电容、稳压管和电阻，两个低压MOSFET开关管和直流侧电容连接，直流侧电容与串联的稳压管和电阻并联，稳压管和电阻串联的支路限制电路启动过程中母线电压的幅值。