[发明专利]一种基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法，属于分布式并网发电技术领域。

背景技术

基于LCL型滤波器的并网逆变器相比于单电感并网逆变器，具有显著的优势，但是存在谐振问题。特别在分布式微网中，电网阻抗较大且随运行方式而改变，由此引起LCL滤波器的带宽变化和相位偏移，影响其控制性能，甚至可能导致系统不稳定。

在同步坐标系下，三相交流信号经过abc/dq坐标变换为两相直流信号。但是变换得到的dq分量间存在耦合，该问题在LCL滤波器情况下变得尤为突出，严重影响控制系统的动态性能。此外，上述方法需要对电压和电流分别进行派克变换以及一次电压反派克变换，增加了算法的复杂程度。

基于LCL型滤波器的谐振抑制方法以无源阻尼控制和有源阻尼控制两类为主。然而，无源阻尼控制通过在LCL滤波器的滤波电容串联电阻阻尼或增加谐波回路，从而消除LCL的固有谐振频率点，具有结构简单的特点，但是阻尼功耗大，逆变器效率低，并且存在高频谐波衰减能力差的不足。有源阻尼控制技术主要通过在电流闭环控制中设计谐振抑制控制算法，来抑制LCL滤波器固有的谐振峰。

发明内容

本发明目的在于提出一种基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法，它是一种不需要在滤波支路增加电阻等无源装置的LCL型并网逆变器有源阻尼控制方法，以解决LCL型并网逆变器固有的谐振问题，有效改善了逆变器的效率和稳定性。

本发明提出的一种基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法，是一种在静止坐标系下的有源阻尼控制方法，具有算法简单、可靠性高的优点。采用基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法，可以对LCL型并网逆变器三个极点的位置任意匹配，并且设计过程简单实用。

实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

步骤一：在每个采样周期内对桥臂电流i₁、逆变器并网电流i₂和滤波电容电压u_c进行不对称规则采样；

步骤二：并网电流给定值和反馈值i₂相减，得到的电流误差值经过比例-谐振调节器，输出并网电流调节器的控制信号u_ctrl；

步骤三：将状态量桥臂电流i₁、滤波电容电压u_c和并网电流i₂分别和状态反馈系数k₁，k₂，k₃相乘，得到全状态反馈信号u_feed；

步骤四：将并网电流调节器的输出控制信号u_ctrl和全状态反馈信号u_feed相减，再加上公共耦合点电压的前馈信号u_PCC，作为逆变器的调制信号

步骤五：将逆变器调制信号与高频三角载波进行比较，产生PWM脉冲。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

本发明是在逆变器电流环的基础上做出的改进，设计出了一种基于两相静止坐标系下准PR电流调节和LCL滤波器全状态反馈的有源阻尼控制方法，通过在电流闭环调节信号上叠加系统状态反馈的补偿量，抑制LCL型并网逆变器的谐振。首先该方法是一种有源阻尼控制，无需加入阻尼电阻，有效提高了逆变器的工作效率、稳定性和高频谐波的衰减能力。其次，基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法不存在坐标系解耦带来的算法复杂和可靠性低的问题，逆变器的控制装置结构相对简单，易于实现。

附图说明

图1为本发明的一种基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法的LCL型并网逆变器主电路及其控制装置结构图；

图2为本发明的一种基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法的控制框图；

图3为本发明的实施例1的LCL型并网逆变器无阻尼与有源阻尼的极点分布图；

图4为本发明的实施例1的LCL型并网逆变器无阻尼与有源阻尼的bode图；

图5为本发明的实施例1加入准PR调节的逆变器电流开环频率响应特性图；

图6为本发明的实施例1投入有源阻尼的仿真波形图。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示，一种基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法：