[发明专利]基于电容电压单传感器的LCL型并网逆变器控制方法

说明书

基于电容电压单传感器的LCL型并网逆变器控制方法，涉及一种逆变器控制方法。为了解决LCL型并网逆变器有源阻尼控制传感器成本高、传统观测器方法复杂的问题。所述控制方法包括如下步骤：步骤一：采集LCL滤波器中的电容电压u_C；步骤二：将采集的电容电压u_C输入至扩张状态观测器，得到虚拟状态量；步骤三：对得到的虚拟状态量进行变换，得到真实的状态量估算值和电网电压估算值所述状态量估算值包括电网电流估算值和逆变器电流估算值步骤四：根据得到的电网电流估算值逆变器电流估算值和电网电压估算值产生逆变器的驱动信号，利用所述驱动信号对逆变器进行控制。用于可再生能源转换等场合中对LCL型并网逆变器的控制。

技术领域

本发明涉及一种控制方法，特别涉及一种基于电容电压单传感器的LCL型并网逆变器控制方法。

背景技术

以光伏、风电为代表的可再生能源的大规模利用是解决能源、环境与资源矛盾，实现人类可持续发展的途径之一。并网逆变器起着将可再生能源发出的电能转换为电网可接受交流电的作用。为抑制并网逆变器PWM斩波产生的谐波，需在逆变器和电网之间加入滤波器。并网逆变器常用的滤波器类型包括L型和LCL型。L型滤波器控制简单，稳定性好，在逆变器产品中应用广泛，其缺点是需要较大的电感量才能达到满意的滤波效果，体积、重量、成本较高。LCL型滤波器能以更少的元件成本提供更强的高频谐波抑制能力，减小并网电流的谐波。

LCL滤波器是电感和电容组成的三阶系统，本身存在谐振现象，会导致入网电流的畸变和振荡、逆变器过流、母线电压失稳甚至故障。谐振抑制主要有无源阻尼和有源阻尼两类方法。无源阻尼法通过串并联电阻来增加系统阻尼，但电阻会引起的损耗和发热，降低系统效率。有源阻尼通过控制算法实现谐振抑制，不存在阻尼损耗问题。

目前成熟的有源阻尼算法采用电容电流比例反馈构建控制内环，结合电网电流控制外环的方法。此方法需要三个传感器分别采样电网电流、电网电压和电容电流，传感器成本较高。减少传感器可使用状态观测的方法，但传统状态观测的方法仅用于观测状态变量(逆变器侧电流，电容电压，电网侧电流)，不能有效得出电网电压，且参数选取准则复杂。本发明采用扩张状态观测器，将包含电网电压信息的函数作为新的扩张状态变量，只需要采样电网电流，不仅可以准确估计出逆变器电流和电容电压等状态变量，还可以估计出电网电压，从而以单传感器实现并网电流的有源阻尼和电网同步控制。本发明的方法只需要电网侧的电流传感器，可有效降低成本，且参数选取较简单，易用性好。经仿真证明，本方法具有良好的性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决LCL型并网逆变器有源阻尼控制传感器成本高、传统观测器方法复杂的问题，本发明提供一种基于电容电压单传感器的LCL型并网逆变器控制方法。

本发明的基于电容电压单传感器的LCL型并网逆变器控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

步骤一：采集LCL滤波器中的电容电压u_C；

步骤二：将采集的电容电压u_C输入至扩张状态观测器，得到虚拟状态量；

步骤三：对得到的虚拟状态量进行变换，得到真实的状态量估算值和电网电压估算值

所述状态量估算值包括电网电流估算值和逆变器电流估算值

步骤四：根据得到的电网电流估算值逆变器电流和电网电压估算值产生逆变器的驱动信号，利用所述驱动信号对逆变器进行控制。

所述扩张状态观测器为：