[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

说明书

本发明涉及并网逆变器控制技术领域，涉及弱电网下LCL并网逆变器分数相位补偿控制方法及设备，方法包括：一、分别获取电压信号以及并网电流信号；二、提取电压相角信息；生成控制系统中的并网电流参考信号；三、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；四、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、进行比较得到控制信号。本发明电流控制器结构为具有分数相位补偿功能的比例谐振并联重复控制结构，设计简单且能在弱电网下提供灵活的分数相位补偿。

技术领域

本发明涉及并网逆变器控制技术领域，具体地说，涉及一种弱电网下LCL并网逆变器分数相位补偿控制方法及设备。

背景技术

分布式能源主要安装在用电负荷小的偏远地区，为了将电能输送至用电负荷中心需要经过长距离输电线，此时电网线路阻抗不可忽略，电网呈弱电网特性。弱电网下，并网电流谐波将被进一步放大，更严重的情况会导致逆变系统失稳。

作为分布式能源并网的关键设备，并网逆变器的控制策略被广泛研究。当前已有多种控制器用于并网逆变器的控制中，如比例积分控制器（PI），比例谐振控制器（PR），无差拍控制器（DB），重复控制器（RC）等。其中，RC由于其对周期性信号的零稳态误差跟踪特性，相对于其它具有类似控制效果的控制器，具有更为简单的结构以及数字实现以及参数设计更为容易而被逐渐用于弱电网下并网逆变器的控制中。

传统RC的采样频率通常等于逆变器电力电子器件的开关频率（普遍为10kHz甚至更高的频率），这也决定了RC在一个基波周期的采样点数较大（f_s为采样频率，f为电网基波频率）。为了减少RC的N并降低存储单元的占用，提出了多速率重复控制（MRC），这可以在保证较高开关频率的同时大大减少每个基波周期的采样次数，减轻计算器的运行负担。

为了保证系统的稳定运行，必须考虑整个系统的相位滞后。一般会引入一个合适的线性相位超前补偿器z_m^k来补偿整个逆变系统的相位。但受限于数字实现，k只能是整数。在传统的RC中，易找到一个合适的整数k来补偿整个系统的相位，但由于MRC的采样频率较低，整数相位补偿器容易对整个系统的相位造成过补偿或欠补偿，从而导致电流质量恶化甚至系统不稳定。当前有文献提出采用基于拉格朗日插值的分数滤波器实现分数相位补偿，但是基于拉格朗日插值的分数滤波器最大的缺点是滤波器系数需要随着k的变化而实时调整，大大增加了处理器的计算负担以及存储消耗。然而，弱电网下电网阻抗会随电网运行方式和传输距离变化，这也使得相位补偿项中的k的变化不可避免。因此，亟需提出一种结构简单且在弱电网下应用灵活的分数相位补偿方案。

发明内容

为了解决并网逆变器控制在弱电网下动态性能差，整数相位补偿易造成整个系统相位过补偿或者欠补偿，进一步降低并网电流质量甚至造成系统失稳，同时当前分数相位补偿策略结构复杂，内存消耗大等问题。本发明提供了一种弱电网下LCL并网逆变器分数相位补偿控制方法及设备，其能够克服上述缺陷。

根据本发明的一种弱电网下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；