[实用新型]一种LCL并网逆变器系统的有源阻尼电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种LCL并网逆变器系统的有源阻尼电路，属电网变换器的控制技术领域。

背景技术

电压源型并网逆变器是当前蓬勃发展的新能源进入电网的接口，用于各种分布式并网发电系统(如光伏发电系统、直驱型风力发电系统、燃料电池系统等)、交流微网中的逆变型接口及直流微网中直流母线与电网的接口等，需求巨大。

为了减轻和限制它们对电网的污染，IEEE Std 929-2000、UL1741等国际标准对并网逆变器的进网电流做了严格的指标限制，包括总谐波含量和单次谐波含量。结合并网逆变器的实现技术来看，达到开关频率谐波电流抑制指标最为困难，涉及进网滤波器的选择。进网滤波器结构有L、LC和LCL三种形式，它们的滤波性能和控制特性已有文献论述。从现阶段工业应用情况来看，在小功率并网逆变器中一般采用L型滤波器，在中、大功率的SPWM并网逆变器中一般采用LC型滤波器或带阻尼电阻的LCL型滤波器，而在学术界备受关注的带有源阻尼(Active Damping，AD)环节的LCL滤波器在实际应用中却较少见，现阶段关于LCL滤波器的有源阻尼技术的研究离规模化应用仍有一段距离。

相比L型滤波器，LCL型滤波器为并网逆变器系统引入一对共轭谐振极点，其阻尼比为零且振荡频率较高，威胁并网逆变器控制系统的稳定性。有源阻尼技术的思想即为引入独立零点将共轭谐振极点吸引至稳定区域内并留有一定安全裕度，或引入共轭零点对消共轭谐振极点。已有大量的文献对有源阻尼方法进行了研究：Dahono通过研究阻尼电阻在LCL型并网逆变器系统传递函数中的作用，利用信号流图变换将实际存在的电阻元件转移至控制器结构中，提出了虚拟电阻(Virtual resistor)的概念，介绍了4种与常用的阻尼电阻方式对应的虚拟电阻实现方式。增加系统阻尼的另一种方式是通过增加滤波器状态变量反馈来实现：有文献提出采用串联超前-滞后(Lead-Lag)模块的滤波电容电压反馈的有源阻尼方法；还有文献提出基于比例环节的滤波电容电流反馈的有源阻尼方法；也有文献提出采用反馈部分进网电流和电容电流的方法将三阶LCL降至一阶达到消除谐振。

上述有源阻尼电路均能实现LCL滤波器谐振极点的有效阻尼，但对进网电流波形质量的提高作用有限，特别是容易受电网电压谐波和畸变干扰的影响。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种LCL并网逆变器系统的有源阻尼电路，在现有技术进网电流控制器(比例谐振调节器)的基础上，引入网侧电感电压u₂的反馈实现LCL滤波器的谐振阻尼，对电网电压谐波影响的抑制作用，提高进网电流波形质量。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：本实用新型的实现原理是：通过设置共轭零点或独立零点，对消LCL滤波器在并网逆变器系统中产生的共轭谐振极点或将共轭谐振极点吸引至稳定区域内，采用网侧电感电流反馈和引入LCL滤波器中的状态变量进行反馈补偿的方法实现，所述引入LCL滤波器中的状态变量系网侧电感电压，通过对网侧电感电压进行反馈补偿，来控制LCL滤波器的谐振阻尼，进而对并网逆变器系统的进网电流波形和幅值进行控制。在上述原理的基础上，有并联或串联两种有源阻尼电路：

一种LCL并网逆变器系统的有源阻尼电路，并网逆变器系统包括逆变器及LCL型进网滤波器，其特征在于：设置一个控制器，该控制器包括比例谐振调节器、微分调节器、减法器及PWM产生电路，通过电流传感器在LCL型进网滤波器网侧获取的进网电流输入至第一减法器，进网电流基准值亦输入至第一减法器，第一减法器输出至比例谐振调节器，比例谐振调节器输出至第二减法器，通过电压传感器在LCL型进网滤波器中获取的网侧电感电压经过微分调节器后，亦输入至第二减法器，第二减法器的输出至PWM产生电路，PWM产生电路的输出经过隔离驱动电路送至逆变器，构成并联结构的有源阻尼电路。

一种LCL并网逆变器系统的有源阻尼电路，并网逆变器系统包括逆变器及LCL型进网滤波器，其特征在于：设置一个控制器，该控制器包括比例谐振调节器、微分调节器、减法器及PWM产生电路，通过电流传感器在LCL型进网滤波器网侧获取的进网电流输入至第一减法器，进网电流基准值亦输入至第一减法器，第一减法器输出至比例谐振调节器，比例谐振调节器输出至第二减法器，通过电压传感器在LCL型进网滤波器中获取的网侧电感电压亦输入至第二减法器，第二减法器的输出至微分调节器，微分调节器的输出至PWM产生电路，PWM产生电路的输出经过隔离驱动电路送至逆变器，构成串联结构的有源阻尼电路。