[发明专利]基于状态反馈的锁相环带宽自适应并网逆变器控制方法

说明书

本发明公开了一种基于状态反馈的锁相环带宽自适应并网逆变器控制方法。本发明针对弱电网情况下并网逆变器存在的稳定裕度下降甚至不稳定的问题，在通过基于微分负反馈的状态反馈控制实现了并网逆变器低频谐振的同时，通过离散傅里叶算法检测并网逆变器低频段的谐波幅值来自适应调整并网逆变器的锁相环带宽，进一步保证了并网逆变器在弱电网下相位裕度，提高了并网逆变器的电网适应性。

技术领域

本发明涉及并网逆变器系统的控制方法，尤其是涉及一种基于状态反馈的锁相环带宽自适应并网逆变器控制方法。

背景技术

随着分布式发电系统的迅速发展，并网逆变器得到广泛应用。在具有高阻抗的弱电网情况下，逆变器与电网之间会形成一个动态的互联系统，造成并网逆变器控制系统带宽下降，影响其控制稳定性。

弱电网情况下，采用增加控制环路的手段达到削弱或抑制谐振目的的方案称为有源阻尼方案，而通常通过反馈的全部或部分状态变量至逆变器前向通道，配置闭环系统的极点位置以稳定系统，这类方法可统一于状态反馈控制的极点配置，例如：中国专利文献CN103326386 B于2015年6月17日授权公告的《一种基于电容电压的并网逆变器有源阻尼方法》，是通过设置基于电容电压的有源阻尼环节对LCL滤波器的谐振进行抑制。对于LCL滤波器，通过选择所述有源阻尼环节的比例系数和微分阶次，保证了LCL滤波器谐振抑制足够的阻尼。但是，该文考虑的是并网逆变器LCL型滤波器本身存在的谐振问题，并未涉及逆变器在并弱电网情况下如何通过有源阻尼来提高稳定裕度的问题；并且，存在当电网阻抗较大时，采用状态反馈来改变被控对象的特性，无法使系统低频接近不稳定的极点移动到左半平面，使系统稳定。

另外，在弱电网下可通过降低锁相环的带宽来提高并网逆变器稳定性，例如：吴恒、阮新波和杨东升发表于2014年10月25日《中国电机工程学报》第34卷第30期上的《弱电网条件下锁相环对LCL型并网逆变器稳定性的影响研究及锁相环参数设计》，该文根据相角裕度要求对锁相环的参数进行设计，通过改变锁相环的带宽，来增强逆变器在电流源模式下对不同电网阻抗的适应性，但是该方法大幅降低了并网逆变器锁相的快速性，不适用于动态性能要求高的场合。

综上所述，现有技术存在以下问题：

(1)针对弱电网情况，现有文献采用基于电容电压的并网逆变器有源阻尼方法来实现状态反馈，但是存在当电网阻抗较大时，采用状态反馈来改变被控对象的特性，无法使系统低频接近不稳定的极点移动到左半平面，从而实现系统稳定裕度的提升；

(2)现有弱电网下的并网逆变器控制方案中，均未涉及通过基于状态反馈的锁相环带宽自适应方案来实现逆变器并网稳定的问题。

发明内容

为克服上述各种技术方案的局限性，针对弱电网情况下并网逆变器存在的稳定裕度下降甚至不稳定的问题，提出基于状态反馈的锁相环带宽自适应并网逆变器控制方法，该方法通过在通过基于微分负反馈的状态反馈控制实现了并网逆变器低频谐振的同时，通过离散傅里叶算法检测并网逆变器低频段的谐波幅值来自适应调整并网逆变器的锁相环带宽，进一步保证了并网逆变器在弱电网下相位裕度，提高了并网逆变器的电网适应性。

本发明的目的是这样实现的。本发明提供了一种基于状态反馈的锁相环带宽自适应并网逆变器控制方法，包括以下步骤：

步骤1，采集输出并网电流i_ga、i_gb、i_gc，以及电容电压u_ca、u_cb、u_cc；