[发明专利]一种拓宽正阻尼区间的LCL型逆变器并网装置及方法

权利要求书

1.一种拓宽正阻尼区间的LCL型逆变器并网装置，其特征在于，包括并网逆变器、LCL滤波器、数字处理控制模块和驱动电路，其中并网逆变器为NPC三电平逆变器，数字处理控制模块包括采样单元、闭环控制单元、有源阻尼单元和正弦脉宽调制单元；

采样单元分别采集LCL滤波器与电网公共耦合点处的三相电压信号、LCL滤波器网侧的三相并网电流信号，传送至闭环控制单元；

闭环控制单元根据采集信号，经Clarke变换将静止abc坐标系下的网侧电压、网侧电流变换至静止αβ坐标系下；将αβ坐标系下网侧电流的α、β轴分量i_α、i_β输入有源阻尼单元；

闭环控制单元和有源阻尼单元得到的调制波信号相加，送至正弦脉宽调制单元，正弦脉宽调制单元的输出端经过驱动电路接入三电平逆变器每相桥臂的各个开关管。

2.根据权利要求1所述的拓宽正阻尼区间的LCL型逆变器并网装置，其特征在于，所述数字处理控制模块为TMS320F28377D与EPM1270T芯片。

3.一种拓宽正阻尼区间的LCL型逆变器并网控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在每个开关周期内，数字控制模块的采样单元分别采集LCL滤波器与电网公共耦合点处的电压信号u_a、u_b、u_c和网侧电流信号i_a、i_b、i_c，并由闭环控制单元经Clarke变换将静止abc坐标系下的网侧电压、网侧电流变换到静止αβ坐标系下；

步骤2、确定数字控制引入的延时，得到有源阻尼等效虚拟阻抗的频率特性；

步骤3、考虑电网阻抗波动，分析其引起有源阻尼策略失效的原因；

步骤4、分析数字控制延时对正阻尼区间的影响，确定增加相位超前补偿环节可以拓展正阻尼区间；

步骤5、设计相位超前补偿环节并确定调节系数，结合谐振尖峰阻尼效果和系统稳定性约束，确定有源阻尼控制参数和PR控制器主要参数；

步骤6、比较补偿环节应用前后系统开环传递函数bode图，验证该发明对拓展正阻尼区间的有效性；

步骤7、以电流正弦化为目标计算电流给定，并以网侧电流作为反馈量与所求得的电流给定量相减，经比例谐振调节器后与有源阻尼环节的输出作差，再经过Clarke反变换，输出三相调制波信号；

步骤8、将步骤7所得的三相调制信号经正弦脉宽调制单元生成脉宽调制信号，该脉宽调制信号通过驱动电路控制逆变器开关管的工作状态。

4.根据权利要求3所述的拓宽正阻尼区间的LCL型逆变器并网控制方法，其特征在于，步骤2所述的确定数字控制引入的延时，得到有源阻尼等效虚拟阻抗的频率特性，具体如下：

步骤2.1、确定数字控制引入的延时：

在单采样模式下，数字控制引入的总延时为：

其中，T_s为采样周期；

步骤2.2、得到有源阻尼等效虚拟阻抗的频率特性：

将有源阻尼环节等效为并联在滤波电容两端的虚拟阻抗Z_eq(x)，表达式为：

其中，K_ad和ω_ad为有源阻尼控制参数，K_pwm为逆变器增益，L₁为逆变器侧电感，L₂为网侧电感，L_g为感性电网阻抗；

将s＝jω代入Z_eq(s)中，得到并联在电容两端等效电阻R_eq(ω)和等效电抗X_eq(ω)的频率特性：

其中，ω为信号角频率。