[发明专利]一种基于电容电流反馈的有源阻尼控制方法

说明书

技术领域

本发明属于数字控制及电力电子变流器系统稳定性的研究领域，涉及一种基于电容电流反馈的有源阻尼控制方法。

背景技术

近年来，伴随着我国经济的快速发展，能源短缺和环境污染等问题日益严重。为了解决上述问题，以风力、光伏为代表的可再生能源得到了大规模的开发和利用，从而使得将新能源发电系统接入电网所需要的并网电压源型逆变器获得了广泛的应用。电压源型逆变器大都采用全控型电力电子开关器件配合PWM调制策略进行工作。因此，为提高并网点的电能质量，减少开关次纹波，逆变器与电网之间的滤波器就必不可少。与传统的L型滤波器相比，LCL型滤波器在体积和成本相当的情况下可以提供更加优秀的开关纹波抑制能力。这一特点使得其在保障并网点电能质量的同时节省了成本和占地面积，从而获得工程应用的青睐。然而LCL滤波器固有的谐振特性限制了逆变器系统中电流控制器的设计，严重时甚至威胁系统的正常稳定运行。

近来，国内外对抑制LCL滤波器谐振的方法主要可以分为两类：无源阻尼和有源阻尼控制方法。其中，无源阻尼的控制方法是通过直接在滤波网络中串联或并联接入无源电阻，该方法实现简单，可靠性高且鲁棒性较强。然而该方法会产生额外的能量损耗，尤其在高压大功率场合，该损耗还会带来散热方面的问题。对于有源阻尼方法，其又可分为两类：基于数字滤波的有源阻尼和基于状态变量反馈的有源阻尼。基于数字滤波的有源阻尼方法是通过在控制环路中直接引入数字滤波器达到“滤除”LCL谐振峰的目的。该类方法控制结构简单，且不需额外的传感器。但设计数字滤波器需已知系统参数，且阻尼效果对系统参数的变化极其敏感，鲁棒性较差。基于状态变量反馈的有源阻尼方法是通过检测滤波网络中的状态变量形成有源阻尼反馈回路。该方法不产生额外损耗且鲁棒性强。目前，基于比例电容电流反馈的有源阻尼方法因阻尼控制器结构简单、设计方法成熟而被广泛应用。然而，因数字控制器中延时的影响，导致当LCL滤波器谐振频率大于1/6倍的系统采样频率时该有源阻尼方法失效的问题，进而使得LCL滤波器谐振频率的选取必须小于某一特定值，无故增加了LCL滤波器的体积和成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于电容电流反馈的有源阻尼控制方法，该方法能够有效的抵消数字控制器中额延时，扩宽LCL滤波器谐振频率的选取范围。

为达到上述目的，本发明所述的基于电容电流反馈的有源阻尼控制方法，用于三相交流电压源型逆变器并网系统中，包括以下步骤：

1)生成并网逆变器调制波初始指令v_{ma0_ref}、v_{mb0_ref}及v_{mc0_ref}；

2)检测三相交流电压源型逆变器并网系统中LCL滤波器的电容电流i_cfa、i_cfb及i_cfc，再将三相交流电压源型逆变器并网系统中LCL滤波器的电容电流i_cfa、i_cfb及i_cfc进行三相静止坐标系到两相静止坐标系的Clark变换，得到两相静止坐标系下滤波电容电流实际值i_cfα及i_cfβ；

3)构建二阶超前-滞后补偿器的s域传递函数，再将二阶超前-滞后补偿器的s域传递函数进行离散化，得二阶超前-滞后补偿器的s域传递函数在数字控制器中的实现形式，然后将步骤2)得到的两相静止坐标系下滤波电容电流实际值i_cfα及i_cfβ作为二阶超前-滞后补偿器的输入带入数字控制器中，并根据数字控制器的输出计算有源阻尼控制信号v_{ad_a}、v_{ad_b}及v_{ad_c}；

4)根据步骤1)得到的并网逆变器调制波初始指令v_{ma0_ref}、v_{mb0_ref}及v_{mc0_ref}及步骤3)得到的有源阻尼控制信号v_{ad_a}、v_{ad_b}及v_{ad_c}得驱动信号，然后根据所述驱动信号控制三相交流电压源型逆变器并网系统中的各并网逆变器开关器件，完成基于电容电流反馈的有源阻尼控制。

步骤1)的具体操作为：