[发明专利]弱电网下LCL并网逆变器分数相位补偿控制方法及设备

权利要求书

1.弱电网下LCL并网逆变器分数相位补偿控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、通过电压采样板以及电流采样板分别获取逆变系统中公共耦合点处的电压信号以及并网电流信号；

二、通过电压采样板获取的电压信号经过锁相环以提取电压相角信息；根据所述电压相角信息以及逆变系统所需的并网电流幅值，生成控制系统中的并网电流参考信号；

三、通过电流采样板获取的并网电流信号分为两路，一路经过并网电流反馈有源阻尼抑制LCL并网逆变器的固有谐振峰，另一路与所述并网电流参考信号做差得到误差信号并传送至电流控制器进行调制；

电流控制器为一种具有分数相位补偿功能的比例谐振PR控制器并联多速率重复控制MRC的复合控制器，分数相位补偿的具体值依据弱电网阻抗确定，电网阻抗值依据阻抗检测单元测量计算；

分数相位补偿通过基于样条插值的通用Newton结构分数滤波器实现，具体实现步骤如下：

1)通过基本Farrow结构推导出通用Newton结构分数滤波器的数学形式，包括Farrow结构滤波器系数矩阵的确定以及Farrow结构到Newton结构转换矩阵的确定；

2)设计通用Newton结构分数滤波器的阶数，设计时需要兼顾滤波器结构的复杂性与逼近效果的精确性两方面特性；

3)依靠电网阻抗值来确定以及整个控制系统的相位特性确定分数相位补偿项k的具体值，其中，电网阻抗通过阻抗检测器来计算测量；

四、所述误差信号经电流控制器的调制作用后与并网电流反馈有源阻尼信号做差，得到调制波信号；

五、根据所述调制波信号与SPWM发生器内部产生的三角载波进行比较，得到控制信号；通过控制信号控制并网逆变器内部电子器件的开断。

2.根据权利要求1所述的弱电网下LCL并网逆变器分数相位补偿控制方法，其特征在于：电流控制器包括PR控制器和MRC控制器，PR控制器采用高采样速率Ts，MRC控制器采用低采样速率T_m，PR控制的传递函数G_pr及MRC控制的传递函数G_mrc如下：

其中，T_s＝1/f_s，f_s为采样频率；T_m＝1/f_s/m，m为整数，也称为采样比；N_m＝f_s/f/m为重复控制的阶数；Q(z_m)是为了提高重复控制稳定裕度而增设的项；S(z_m)是为了加速控制系统高频处的衰减速率而引入的项；k_r为MRC的增益补偿器，用于补偿MRC的等效被控对象的幅值；为MRC的相位超前补偿器，k为整数，用于补偿MRC的等效被控对象的相位；k_p和k_i分别为PR控制的比例增益和积分增益；ω_i为PR控制的带宽系数；ω₀为电网角频率。

3.根据权利要求2所述的弱电网下LCL并网逆变器分数相位补偿控制方法，其特征在于：设计基于样条插值的通用Newton分数滤波器的阶数为三阶。

4.一种弱电网下LCL并网逆变器分数相位补偿控制设备，其特征在于：其采用如权利要求1-3中任一所述的弱电网下LCL并网逆变器分数相位补偿控制方法，并包括：

信号获取单元，用于获取逆变系统中公共耦合点处的电压信号以及并网电流信号；

坐标变换单元，包括abc/αβ坐标变换单元以及αβ/abc坐标变换单元，用于将采集到的abc三相信号转换为αβ两相信号以及将αβ两相信号变换为abc三相信号；

预处理单元，通过锁相环PLL提取出公共耦合点处的电压相角信息，依据所述电压相角信息以及逆变系统所需的并网电流值幅值，得到控制系统中的并网参考电流信号；

控制单元，所述并网参考电流信号与采集到的并网电流信号进行做差，得到误差信号；将所述误差信号输入电流控制器进行调制，得到电流调制信号；将所述电流调制信号与并网电流反馈有源阻尼信号做差，得到调制波信号；

阻抗检测单元，用于监测计算弱电网的电网阻抗值，并将阻抗值送入电流控制器以供电流控制器设计参数；

控制信号发生单元，根据所述调制波信号与SPWM调制器内部产生的载波信号进行比较，得到控制信号；将所述控制信号输入至并网逆变器，控制其内部电子器件的开断；

控制输出单元，用于将所述控制信号输出，并用于控制并网逆变器内部电子器件的开断。