[发明专利]单相LCL型并网逆变器无源阻尼控制方法与系统

说明书

本公开是关于一种单相LCL型并网逆变器的无源阻尼控制方法与系统，其中该方法包括：通过将建立的数学方程转换成单相LCL型并网逆变器控制系统的开环传递函数，对控制系统的开环传递函数分解成LCL滤波器模型、延迟环节模型和电流调节器模型之积形式，绘制各环节Bode图，根据控制系统的开环传递函数以及各环节Bode图分析系统稳定性，并对LCL滤波器参数的设计添加根据奈奎斯特图计算的约束条件后，设计系统电流调节器参数，以实现单相LCL型并网逆变器的无源阻尼控制。本公开可在具有数字系统延时的影响下提高系统稳定性，且无需添加阻尼控制，也无需增加额外传感器，降低了控制系统的硬件成本。

技术领域

本公开涉及电气技术领域，具体而言，涉及一种单相LCL型并网逆变器无源阻尼控制方法与系统。

背景技术

随着分布式发电方式普遍被社会认可，单相小功率发电和储能系统的使用率越来越高，对单相并网逆变器的研究也越来越多。并网逆变器作为发电和储能系统与电网能量交换的通道，其控制技术影响着电网电能质量。并网电流总谐波失真(Total HarmonicDistortion，THD)是评价并网逆变器工作性能的一个重要指标，IEEE Std 1547-2003规定的并网标准要求THD最大不超过5％。为了提高并网电能质量，并网滤波器常采用LCL型滤波器。相比于L滤波器，LCL滤波器需要的总电感量更小，滤波特性更好，设备成本更低，但是，LCL滤波器作为三阶网络，自身存在谐振问题。

单相LCL型并网逆变器并网电流的控制方式主要有网侧电流反馈控制方式和逆变器侧电流反馈控制方式，其中逆变器侧电流反馈控制方式系统更易稳定运行，但滤波电容会给系统引入无功，降低并网功率因数；网侧电流反馈控制可以实现系统单位功率因数运行，但LCL滤波器的谐振问题又使系统无法稳定。常用的谐振抑制策略有无源阻尼和有源阻尼两种，无源阻尼策略中阻尼电阻会增加系统损耗，有源阻尼控制时需要增加电流传感器，增加系统成本。

由于数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)性能的不断提高，控制方法越加灵活，并网逆变器多采用数字控制，但是，数字控制会给系统带来1.5拍的延迟，影响系统的高频特性。而LCL滤波器的谐振频率也属于高频范畴，因此在分析LCL型并网逆变器时，如何在存在系统延迟的情况下保证系统稳定是亟待解决的问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种单相LCL型并网逆变器的无源阻尼控制方法与系统，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种单相LCL型并网逆变器的无源阻尼控制方法，包括以下步骤：

步骤S1，建立单相LCL型并网逆变器的数学方程，将所述数学方程转换成单相LCL型并网逆变器控制系统的开环传递函数，所述控制系统的开环传递函数为：

其中，K_PWM为并网逆变器的放大倍数，T_s为采样周期，G_i(s)为电流调节器；

步骤S2，将所述控制系统的开环传递函数分解为LCL滤波器模型、延迟环节模型和电流调节器模型之积形式，并绘制LCL滤波器的Bode图、延迟环节的Bode图和电流调节器的Bode图；