[发明专利]LCL滤波并网逆变器单进网电流采样的电流控制方法

说明书

技术领域

本发明属于并网逆变器的进网电流控制领域，特别涉及一种基于单进网电流采样的单相以及三相LCL滤波并网逆变器进网电流控制方法。

背景技术

随着新能源分布式并网发电的蓬勃发展，并网逆变器作为其关键部分获得了广泛的关注。而采用脉宽调制技术的逆变器产生大量的开关频率次谐波。在逆变器与电网之间接入滤波器可以有效地抑制谐波。LCL滤波器可以实现高效的开关频率谐波抑制，降低滤波器体积重量，具有较好的应用前景。但高阶滤波器谐振现象容易使系统发生振荡。

由于LCL滤波器具有同L型滤波器相似的低频特性，有学者尝试将L型并网电流控制方案应用于LCL系统中。但是，进网电流直接闭环控制会导致大量电流谐波甚至不稳定。也有学者尝试反馈变换器侧电流，但是从根本上来说这种方案是一种间接的进网电流控制方案，难以实现高效的进网控制。总之，虽然单电流控制成本低，但滤波器谐振现象导致系统运行面临性能差、谐波污染、不可靠等问题。

为抑制滤波器谐振现象，一种简单方案是在滤波器中串联或并联电阻。该无源方案已获得广泛应用，但是电阻带来的损耗并不令人满意。为了取代无源电阻，有学者采用虚拟阻抗的控制方案实现了谐振抑制；电容电流或电容电压反馈以及多变量组合的状态反馈也可实现相似的谐振抑制。以上附加反馈控制的方法统称有源阻尼，克服了无源方案的缺点，具有较好的应用前景。但是，上述方法均需要额外的高精度电流或电压传感器来获取需要的反馈信息。为此，有学者采用了滤波电容电压及其电流的观测方法以降低系统成本，但是该类估测方法依赖于精确的模型，且会对系统响应产生不利影响，影响系统可靠性以及性能。

综合上述分析，单进网电流闭环控制虽然成本低，但是其性能可靠性均不足；而现有有源阻尼方法虽然可以实现低谐波高质量的进网电流，但是额外的高精度传感器或观测方法增加系统成本，降低系统可靠性。

因此，在LCL滤波并网逆变器领域，需要研究一种性能优良、可靠性高、低成本且设计方便的进网电流控制方法。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种LCL滤波并网逆变器单进网电流采样的电流控制方法，其具有高性能、可靠、低成本、设计方便的优点，适用于单相及三相LCL滤波并网逆变器的进网电流控制、单相及三相LCL滤波并网系统的网侧电流控制。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种LCL滤波并网逆变器单进网电流采样的电流控制方法，步骤是：采样进网电流，并以该进网电流作为并网逆变器进网电流控制的反馈信号，将所述反馈信号同进网电流控制给定信号进行比较，获得的误差电流信号经由电流调节器产生第一输出信号，同时前述反馈信号经由高通移相环节产生第二输出信号，将第一、二输出信号相减，得到的输出信号作为逆变器开关运行的脉冲宽度调制信号。

采用上述方案后，本发明具有以下特点：

1）实现了高效的LCL滤波器谐振峰的抑制；

2）实现了简便的LCL滤波并网逆变器的闭环控制设计；

3）实现了良好的稳态以及动态响应；

4）本发明仅需要对进网电流采样，无需额外的高精度采样；

5）实现了高性能、可靠、低成本且设计方便的单相以及三相LCL滤波并网系统的进网电流控制。

附图说明

图1是本发明所应用的LCL滤波器的单相电路结构图；

图2是传统的采用进网电流单闭环控制的原理图；

图3是图2控制方案下电流调节器输出至进网电流的幅相特性曲线；

图4是本发明的基于单进网电流采样的进网电流闭环控制原理图；

图5是图4控制方案下电流调节器输出至进网电流的幅相特性曲线；

图6是图4控制方案下进网电流给定至进网电流的开环幅相特性曲线；

图7是图4控制方案下进网电流给定至进网电流的闭环幅相特性曲线；

图8是图4控制方案下进网电流稳态波形图；

图9是图4控制方案下进网电流瞬态波形图。