[发明专利]一种并网逆变电流控制方法

说明书

本发明涉及一种并网逆变电流控制方法，包括：将三相四桥臂逆变电路解耦成三个独立的单相回路进行控制，采用两个电流传感器分别检测逆变侧和并网侧的电感电流，通过两个电感电流的加权平均作为反馈信号，可将三阶LCL型逆变器简化为一阶，并引入电感系数降低电感参数变化对系统稳定性的影响。同时分数阶重复控制器抑制周期性的扰动和谐波，实现对给定电流的准确跟踪。该并网逆变电流控制方法应用于V2G并网逆变电流控制时简单、高效、易于实现、抗干扰能力强。

技术领域

本发明涉及电力变换与控制技术领域，特别涉及一种并网逆变电流控制方法。

背景技术

电动汽车(Electric Vehicle,EV)和可再生能源的大规模应用是应对一次能源逐步枯竭、全球气候变暖和环境污染等问题的有效途径。然而，电动汽车和可再生能源具有间歇性、随机性和不确定性，它们的大量接入必然会对电力输、配电系统的安全、优质、经济运行带来新的影响，对传统电网体系结构和技术、电力系统可靠性和稳定性带来重大挑战。研究表明，超过90％的电动汽车日平均行驶时间大约为1小时左右，它们在大多数的时间里始终处于停车状态，这实际上代表了一种闲置的资源。如能够将处于停止状态的电动汽车接入电网，当汽车数量足够多时，它们既可以在用电低谷时从电网中吸收能量，也可以在用电高峰时将能量回馈给电网，以减少日用电负荷峰谷差，这实际上是车辆到电网(Vehicle-to-Grid，简称V2G)的概念。通过V2G等技术，电网运行充裕度不足、效率低下、可再生能源接纳能力严重受限、电动汽车充放电不灵活、使用不经济等问题均可以得到不同程度的缓解，同时对电动汽车用户来讲，还可以依靠V2G获得收益从而抵消购买电动汽车的部分成本。

逆变器作为电动汽车与电网能量交换的接口单元，其控制算法决定着注入电网的电能质量与效率，传统V2G并网逆变器电流控制方法使得注入电网的电流质量易受电网频率波动的影响，存在稳态精度低、动态响应慢的缺点。

发明内容

本发明提供了一种并网逆变电流控制方法，解决了传统V2G并网逆变器电流控制方法稳态精度低、动态响应慢的技术问题，提供一种简单高性能的并网逆变电流控制方法，提高系统的动态性能、稳态性能和抑制周期性干扰的能力，能够在V2G应用中提高注入电网的电能质量。

本发明所提供的一种并网逆变电流控制方法，通过电能存储部件、LCL型三相四桥臂功率变换逆变电路及控制器实现，所述控制器通过控制所述LCL型三相四桥臂功率变换逆变电路中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开通与关断，将所述电能存储部件的直流电逆变为交流电，经滤波电路、并网继电器并入电网；所述控制器包括：基于加权平均电感电流的无差拍预测控制器和分数阶重复控制器；所述并网逆变电流控制方法包括：

将所述三相四桥臂功率变换逆变电路解耦成三个独立的单相回路进行控制，引入加权电流无差拍控制，将三阶对象转化为一阶模型；

引入预测电感系数作为控制算法中的预测电感值和实际逆变侧电感值之比；

在所述加权电流无差拍控制的控制算法中嵌入所述分数阶重复控制器构成无差拍频率自适应控制；

所述控制器实时采集所述电网的电压相位，根据所述电压相位计算下一时刻并网电流的参考值，将误差信号送入所述控制器中，所述控制器得到逆变侧输出电压控制值并归一化，经过脉冲宽度调制控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通与关断。

作为优选，所述引入加权电流无差拍控制，包括：加权系数选取为逆变侧电感与两个电感之和的比值，即所述加权系数α＝L₁/(L₁+L₂)；反馈电流为逆变侧电感电流和并网侧电感电流的加权平均值，即i＝αi₁+(1-α)i₂，通过引入加权平均电感电流将三阶系统降为一阶。

作为优选，引入的所述预测电感系数K为小于1的数，针对被控对象的延迟拍数采用根轨迹确定所述预测电感系数K的取值范围。