[发明专利]基于自适应IIR滤波环节的LCL型SAPF鲁棒电流控制方法

说明书

本发明涉及基于自适应IIR滤波环节的LCL型SAPF鲁棒电流控制方法，包括：逆变侧电流控制回路、电网电流控制回路和公共耦合点电压前馈支路。本发明的有益效果是：本发明可以充分补偿数字控制延迟的不利影响，将逆变侧电流反馈的有源阻尼范围最大拓展到接近奈奎斯特频率的程度，使得LCL初始谐振频率始终位于其有源阻尼区域内，从而有效改善了系统对电网阻抗的鲁棒性。此外，可以显著增加大电网阻抗工况下系统的稳定裕量，避免电网电流控制器的高频谐振单元出现多次‑180°穿越现象，从而有效改善了大电网阻抗工况下系统的稳定性。

技术领域

本发明属于并网逆变技术领域，具体涉及一种基于自适应IIR滤波环节的LCL型SAPF 鲁棒电流控制方法。

背景技术

大规模可再生能源发电系统、用电设备及储电装置快速增长，导致电网的电力电子化程度不断推进，谐波污染等电能质量问题日益突出。与此同时，现代生产服务设备对供电质量的要求却不断提高。LCL型并联有源电力滤波器(SAPF)是一种综合补偿电网谐波、无功和不对称成分的柔性变换装置，可以准确快速地实现电网谐波治理，改善供电质量，因而得到广泛关注。

作为SAPF的电网接口，LCL滤波器能以较小的电感量实现与L滤波器同等的开关纹波滤除效果，成本优势明显，但其存在谐振现象，极易引起系统失稳。基于电网电流和逆变侧电流采样的LCL型SAPF双环电流控制方法固有存在逆变侧电流比例反馈有源阻尼，无需增加额外的传感器或有源阻尼回路，即可实现LCL滤波器的谐振抑制，保证系统的稳定运行。然而，在实际应用中，SAPF往往采用数字控制方式实现。此时，控制回路将包含1.5拍的数字控制延迟，使得逆变侧电流比例反馈的有源阻尼区域仅达到1/6采样频率，难以覆盖LCL 滤波器可能的谐振频率，从而导致系统对电网阻抗鲁棒性较差。

此外，SAPF通常在控制回路中引入公共耦合点电压单位前馈，以避免启动过程产生过大的冲击电流，降低电流控制器调制负担及抑制电网电压扰动。然而，公共耦合点电压前馈将会引入一条并网电流正反馈回路，并为电网阻抗提供另一条作用通道，从而明显减小大电网阻抗工况下系统的稳定裕量。考虑到SAPF往往采用高频谐振单元来调节谐波补偿电流，稳定裕量的减小容易导致高频谐振单元多次穿越-180°，进而引起系统的稳定性问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于自适应IIR滤波环节的LCL型 SAPF鲁棒电流控制方法。

这种基于自适应IIR滤波环节的LCL型SAPF鲁棒电流控制方法，包括：逆变侧电流控制回路、电网电流控制回路和公共耦合点电压前馈支路。

所述逆变侧电流控制回路采用基于LCL初始谐振频率f_r0离线自适应的IIR延迟补偿环节 G_IIR1(z)来调节逆变侧电流i_inv，使其准确跟随逆变侧电流参考值i_inv^*。

所述电网电流控制回路采用电网电流控制器G_ch(z)来准确调节电网电流i_s的谐波分量，使其跟随电网谐波电流参考值i_sh^*＝0；所述电网电流控制器由比例单元和高频谐振单元级联而成，表达式为

其中，K_pf为谐波比例增益；K_rn、φ_n、ω_n分别为各高频谐振单元的谐振增益、补偿相角和谐振角频率；ω_n＝nω₁，n＝6k±1是谐波次数，k∈[1,2,3,4]；T_s为采样周期。

所述公共耦合点电压前馈支路采用基于谐波含量在线自适应的IIR滤波前馈环节G_IIR2(z) 与公共耦合点电压u_g相乘，将其输出叠加至其他电流控制器输出中。