[发明专利]无锁相环的三相并网逆变器控制方法及系统

说明书

本发明提供一种无锁相环的三相并网逆变器控制方法及系统，包括：功率计算与滤波步骤：测量三相相电流信号i_1，abc与电压信号u_c，abc，根据测量结果或使用其坐标变换值i_1，dq和u_c，dq计算有功功率与无功功率；功率同步步骤：将经过功率滤波器的有功功率与无功功率经PI调节器生成频率与电压参考信号；电压电流控制步骤：根据生成的频率与电压参考信号，控制LCL滤波器机侧电感电流传感器与电容电压传感器；PWM调制步骤：生成PWM波供驱动器驱动三相IGBT桥。本发明无需电网电压锁相环，节省了网侧电压传感器，还能够避免由于锁相环不稳定引起的并网逆变器失稳现象，且经仿真结果表明，本发明方案的功率调节超调量相对于锁相环方案下降20％。

技术领域

本发明涉及三相并网逆变器控制技术领域，具体地，涉及一种无锁相环的三相并网逆变器控制方法及系统。

背景技术

可再生能源发电已日益成为能源领域关注的焦点。作为可再生能源发电的关键设备，逆变器及其控制一直是该领域的技术热点。传统逆变器一般采用基于锁相环的逆变器并网控制方案，其优点在于响应动态较好，参数设计较容易。然而，基于锁相环的逆变器并网控制方案存在诸多问题。由于锁相环本身存在稳定性问题，已有相当多的文献表明锁相环的失稳是造成并网逆变器失稳的主要原因。此外，采用基于锁相环的逆变器并网控制方案需要测量逆变器网侧电压，这就需要在逆变器的输出端口额外增加电压传感器，势必加大了逆变器的复杂度和成本。

现有技术中，公开号为CN113517720A的中国发明专利，公开了一种弱电网下LCL并网逆变器分数相位补偿控制方法及设备，通过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相减得到误差信号并传送至电流控制器进行调制。该发明尽管能够对并网电压相位进行补偿，但仍采用锁相环进行，且基于锁相环的并网逆变器对弱网不稳定的这一特质并没有因所提出的方法而改变。

公开号为CN113675886A的中国发明专利，公开了一种虚拟同步机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制方法通过转动惯量和阻尼系数的协同控制使有功环节保持在欠阻尼状态。该发明采用虚拟同步机方案，但虚拟同步机方案由于功率环缺少0极点而无法实现对功率的精确跟踪。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种无锁相环的三相并网逆变器控制方法及系统。

根据本发明提供的一种无锁相环的三相并网逆变器控制方法及系统，所述方案如下：

第一方面，提供了一种无锁相环的三相并网逆变器控制方法，所述方法包括：

功率计算与滤波步骤：测量三相相电流信号i_1,abc与电压信号u_c,abc，根据测量结果或使用其坐标变换值i_1,dq和u_c,dq计算有功功率与无功功率，将计算得到的有功功率与无功功率分别经过功率滤波器进行滤波处理；

功率同步步骤：将经过功率滤波器的有功功率与无功功率经PI调节器生成频率与电压参考信号；

电压电流控制步骤：根据生成的频率与电压参考信号，控制系统中硬件模块LCL滤波器机侧电感电流传感器与电容电压传感器；

PWM调制步骤：通过对电感电流传感器与电容电压传感器的控制，生成PWM波供驱动器驱动三相IGBT桥。

优选地，所述功率计算与滤波步骤中，功率滤波器采用一阶惯性滤波器G_pf(s),其传递函数形式为：

其中，T_f表示功率滤波器时间常数；s表示拉普拉斯变换的拉氏算子。