[发明专利]含LCL滤波器的逆变器并网控制方法

摘要

本发明提供一种含LCL滤波器的逆变器并网控制方法，其为一种基于αβ坐标系下的电压外环、功率环以及电流双环的控制方法，由电压互感器、电流互感器以及逆变器配设的控制器实施；控制器包括PI控制器、准PR控制器和P控制器；包括①电压电流信号采集、②构建电压外环并通过PI控制器稳定逆变器直流侧电压、③构建功率环并通过控制输入电网的无功功率相应控制逆变器并网的功率因数、④构建网侧电流外环和电容电流内环组成的电流双环，控制电网侧电流的输出以增加系统稳定性等步骤。本发明不需要复杂的坐标旋转变换和繁琐的前馈解耦控制，控制方法简单，可实现系统单位功率因数运行，且稳定性好。

主权项

1.一种含LCL滤波器的逆变器并网控制方法，由电压互感器、电流互感器以及逆变器配设的控制器实施；其特征在于：所述的控制器包括PI控制器、准PR控制器和P控制器；包括以下步骤：①电压电流信号采集：通过电压互感器和电流互感器分别采集逆变器直流侧电压Udc、电网侧三相交流电压Usa、Usb、Usc、电网侧三相交流电流I2a、I2b、I2c以及流入LCL滤波器中的电容电流ICa、ICb、ICc；②构建电压外环并通过PI控制器稳定逆变器直流侧电压：由预设的逆变器直流侧电压参考值Udcref以及步骤①测得的逆变器直流侧电压Udc构成电压外环；PI控制器通过调整控制电压外环的输出值Im同步相应调整电网侧电流在αβ坐标系下的电流幅值，实现逆变器直流侧电压的稳定；③构建功率环并通过控制输入电网的无功功率相应控制逆变器并网的功率因数：由步骤①所得的电网侧电压Usa、Usb、Usc和步骤②所得电压外环的输出值Im构成功率环；功率环的输入值为步骤②中电压外环的输出值Im以及电网侧电压的相角值α；输出值为αβ坐标系下的电流参考值Iαref、Iβref，功率环采用式(1)的控制方程实施控制：其中：θ为电网侧电流的相角值；通过改变θ值的大小实现系统输出的功率因数控制；④构建网侧电流外环和电容电流内环组成的电流双环，控制电网侧电流的输出以增加系统稳定性：由步骤①所得的电网侧电流I2a、I2b、I2c及LCL滤波器的电容电流ICa、ICb、ICc构建网侧电流外环控制和电容电流内环控制的电流双环控制：控制器将电网侧电流I2a、I2b、I2c转换成αβ坐标系下的电网侧电流I2α、I2β，电容电流ICa、ICb、ICc转换成αβ坐标系下的电容电流ICα、ICβ；准PR控制器将αβ坐标系下的电网侧电流I2α、I2β与步骤③中功率环输出的电流参考信号Iαref、Iβref比较后输出控制信号所需的校正量ICαref、ICβref；P控制器将准PR控制器输出的校正量ICαref、ICβref与αβ坐标系下的电容电流ICα、ICβ比较后输出电压控制信号Uinα、Uinβ，控制器经αβ坐标系逆变换后得到逆变器交流侧电压的控制量，控制器相应输出SPWM波控制逆变器的通断；所述的步骤③中，电网侧电流的相角值θ采用式(2)的方式取值：其中：U为电网侧电压的有效值，UN为电网侧电压的额定值；当θ取值与电网侧电压的相角值α相等时，逆变系统运行在单位功率因数状态；当电网侧电压U降为额定电压UN的0.5～0.9倍时，根据电网侧电压U的跌落程度，改变电网侧电流的相角值θ，从而发出一定的无功功率；当电网侧电压U降为额定电压UN的0.5倍以下时，改变电网侧电流的相角值θ，使光伏发电系统仅输出无功功率。