[发明专利]一种弱电网下改进型加权平均电流控制方法

说明书

本发明公开一种弱电网下改进型加权平均电流控制方法，包括以下步骤：S1：对传统的加权平均电流方法进行改进，得到系统开环传递函数；S2：对系统开环函数进行零极点对消，此时不需要电容电流反馈回路；S3：得出新的的加权系数α，系统的开环传递函数降为一阶形式。本发明在基于电网电压前馈的有源阻尼控制基础上引入加权平均电流控制，降低系统的阶数，消除电网阻抗的影响，提高系统的稳定性，且加权系数大小仅与LCL滤波器的参数有关，得到较好的逆变器输出电流质量。

技术领域

本发明涉及一种弱电网下改进型加权平均电流控制方法，属于并网逆变器控制领域。

背景技术

在实际的远距离输电的过程中，电网会引入大量的线路阻抗，这些线路阻抗与非线性负载共同作用下，将使得电网阻抗不能忽略，此时的电网称为弱电网，且在一定频率范围内电网一般是感性成分较多。并网逆变器在考虑电网阻抗情况下运行时，会降低系统的稳定性，因此弱电网下的并网逆变器相关控制策略研究，逐渐成为国内外学者关注焦点。2013年第34期的《中国电机工程学报》中《电网阻抗对大型并网光伏系统稳定性影响分析》一文中将三相LCL型逆变器的数学模型转换成诺顿等效电路形式，讨论了并网电流与公共耦合点电压之间的关系，得出并网系统的闭环传递函数，然后运用劳斯判定表和根轨迹法对其系统稳定性进行分析，为弱电网下的逆变器控制方案奠定了理论基础。2014年第34期的《中国电机工程学报》中《弱电网下LCL滤波并网逆变器自适应电流控制》一文中通过深入分析在弱电网下，电网电压前馈控制对滤波器电容电流及并网电流双闭环控制时的影响，提出一种电网阻抗估测的自适应电流控制方法，通过动态更新调节器参数以适应弱电网特性，但电网阻抗动态测量方案使得控制系统设计变得更为复杂，较难实现。

2014年第34期的《中国电机工程学报》中《提高LCL型并网逆变器对弱电网适应能力的虚拟阻抗方法》一文中通过采用虚拟的并联阻抗与串联阻抗分别对逆变器输出阻抗的模值和相角进行了校正，可以同时兼顾鲁棒性和抗干扰性能的要求，提高了逆变器对弱电网的适应能力。2016年第36期的《中国电机工程学报》中《弱电网条件下LCL型并网逆变器谐振前馈控制策略研究》一文中首先通过在电网电压中加入谐振前馈环节，然后提取基波电压进行前馈控制，最后与准PR控制器和谐振控制器相结合，较好的削弱了并网电流谐波。

如图1为考虑电网阻抗存在时的三相LCL型并网逆变器的拓扑结构，其中V_dc为直流电压，C_dc为直流电容，e为三相电网电压，V_sk(k＝a、b、c)为逆变器侧电压，S_aq、S_ap、S_bq、S_bp、S_cq、S_cp为6个IGBT，L₁为逆变器侧电感，L₂为电网侧电感，i₁为逆变器侧电流，i₂为电网侧电流，i_C为滤波器电容电流，Z_g为电网阻抗，e_g为公共耦合点(PCC)电压，且e_g包括电网电压及电网阻抗Z_g上的电压。可得电网阻抗及公共耦合点电压为：

Z_g＝r_g+sL_g

e_g＝e+Z_g*i₂

式中r_g、L_g分别是电网阻抗中阻性及感性成分，且L_g＝β(L₁+L₂)，β为电网阻抗中感性成分占逆变器总电感的百分比。