[发明专利]LCL并网电流反馈有源阻尼控制方法及系统

说明书

本发明公开一种LCL并网电流反馈有源阻尼控制方法及系统，属于电力滤波器控制技术领域，包括采集逆变器网侧的并网电流i₂；将并网电流i₂流经负低通‑高通滤波器进行处理，得到反馈电流；将反馈电流与逆变器电流控制器的输出叠加，作为LCL滤波器的控制信号。本发明不会放大高频次谐波电流，并且在LCL滤波器参数变化时控制系统依然具有良好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及电力滤波器控制技术领域，具体涉及一种LCL并网电流反馈 有源阻尼控制方法及系统。

背景技术

并网逆变器为了获得较好的入网电流，常采用LCL型滤波器。但LCL型 滤波器是三阶系统，自身存在谐振问题，在谐振频率处存在谐振尖峰，导致逆 变器无法稳定运行。目前，消除LCL滤波器谐振的主要方案有无源阻尼和有 源阻尼两大类。无源阻尼方案在滤波器电路中加入阻尼电阻，实现简单且无需 改进控制算法，但阻尼电阻会带来损耗问题且受电网阻抗变化的影响；有源阻 尼方案主要通过状态量反馈的控制结构来增加系统阻尼，获得抑制谐振尖峰的 效果。

有源阻尼方案常用的状态变量包括逆变器输出电流、电容电流、电容电压 和网侧电流。采用电容电流或电容电压做为状态变量时需要增加额外的传感 器。为了节约硬件成本，目前有源阻尼方案常采用网侧电流作为状态变量进行 反馈。

有文献提出采用并网电流的二次微分s²作为反馈的方法，实现有源阻尼控 制。但二次微分s²数字实现难度较大且易放大高频谐波电流，在此基础上， 有文献提出采用一阶高通滤波器(Negative High Pass Filter,NHPF)来拟合等效 并网电流的二阶微分变量s²，然而NHPF对高频次谐波电流仍有一定增益，仍 然会对高频噪声进行放大。并且现有并网电流反馈有源阻尼方法没有考虑弱电 网情况下控制系统的稳定性。

相关技术中，公开号为CN 112217237 A的发明专利申请提出了一种不对 称故障下直驱风电并网系统有源阻尼控制方法，通过高通滤波器和虚拟电阻引 入有源阻尼抑制电网正负序谐波电流，在不改变内部控制器参数和结构的基础 上，仅基于增加高通滤波器引入虚拟阻抗，就能够显著提高直驱风电并网系统 在电网不对称故障下的动态稳定性。

公开号为CN 110266017 B的发明专利申请提出了一种LCL型有源电力滤 波器混合状态反馈虚拟阻尼控制方法，实现步骤为：a)采用两组电流传感器 分别采集PCC处电流is和逆变器侧电流i1；b)PCC处电流is和逆变器侧电 流i1的差值作为状态变量，经过二阶高通滤波器后，反馈给逆变器侧电压ui； c)基波环采用电压外环加电流内环的控制策略，得到基波环电流控制指令， 谐波环采用二阶广义积分器SOGI对谐波进行无静差控制，得到谐波环电流控 制指令；d)步骤c所得基波环电流控制指令与谐波环电流的控制指令之和与通过步骤a)所得的反馈值作为有源电力滤波器控制信号，控制功率器件开关 动作，产生补偿电流。通过利用SAPF原有的传感器实现LCL型滤波器有源 阻尼控制，抑制谐振峰。

与上述两件专利相比，本发明与其技术问题、方案原理以及技术效果的区 别如下：

技术问题上，本发明主要是通过提出一种新型有源阻尼方法来解决LCL 滤波器引起谐振问题，与公开号为CN 110266017 B的发明专利欲解决的问题 类似；而公开号为CN112217237 A的发明专利主要是用来解决电网不对称故 障下直驱风电并网系统的动态稳定问题。

方案原理上，本发明采用的是电网电流有源阻尼反馈，有源阻尼是通过反 馈回路一阶负低-高通滤波器实现的。公开号为CN110266017B的发明专利采 用的是电网电流与逆变器电流混合状态有源阻尼反馈，有源阻尼是通过反馈回 路二阶高通滤波器实现的。公开号为CN112217237A的发明专利是通过使用虚 拟阻尼和高通滤波器对网侧电流正负序电流进行反馈。