[发明专利]一种LCL型逆变器的鲁棒延时补偿并网控制方法

摘要

本发明公开了一种LCL型逆变器的鲁棒延时补偿并网控制方法，主要包括功率前馈控制、电压外环控制和电流内环鲁棒延时补偿并网控制三个部分，其中，功率前馈控制可加快光伏直流侧能量向电网交流侧能量的单向传递过程，加快系统的暂态响应；电压外环控制用于稳定直流侧电容电压；电流内环采用鲁棒延时补偿并网控制，包括电容电流反馈延时补偿和零极点延时补偿策略，其有效地降低了系统的控制延时，提高系统的鲁棒性和动态性，实现高质量的并网电流馈入电网。本发明使LCL型逆变器具有更高的鲁棒性和更快的动态响应，更好地满足了逆变器并网运行的需要。

主权项

一种LCL型逆变器的鲁棒延时补偿并网控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在每个采样周期的起始点，DSP控制器启动A/D转换器，对光伏电压upv、光伏电流ipv、直流侧电压udc、电容电流ic1、电网电压us、并网电流is分别进行采样，所有采样数据经A/D转换器转换后，通过并行接口送给DSP控制器进行处理；2)DSP控制器根据光伏电压upv和光伏电流ipv的瞬时值进行最大功率点跟踪，并计算出每个采样周期的有功功率Ppv，同时，DSP控制器利用傅里叶算法DFT计算出每个电网周期内的电网电压有效值Us；3)将直流侧参考电压和直流侧电压udc的差值e作为PI控制器的输入，PI控制器的输出通过限幅后，获得直流侧稳压环节的电流幅值指令Idr*，其中，PI控制的传递函数GU(s)表达式为：GU(s)＝kUps+kUi/s，kUp是PI控制器的比例系数，其取值范围为0.1≤kUp≤20；kUi是PI控制器的积分系数，其取值范围为0.001≤kUi≤0.1；s＝jω，j是虚部单位符号，ω为电网角频率；4)计算前馈电流幅值指令Ipr*，其计算公式为：Ipr*＝kpvupvipv/Us，其中，kpv为功率前馈比例系数，其取值范围为1.27≤kpv≤1.34；5)将电流幅值指令Idr*和前馈电流幅值指令Ipr*相加合成内环电流幅值指令Iref*，将电网电压同步信号sinωt与Iref*相乘，得到该采样周期内与电网电压同步的并网电流瞬时值指令6)将并网电流is与并网电流反馈系数H2(s)相乘，其中，H2(s)取值范围为0.1<H2(s)<0.2，再将并网电流瞬时值指令与相乘后得到的值相减，得到差值e1，将差值e1与PI控制的传递函数GI(s)相乘，将得到的值与Gd(s)相乘得到Gd(s)的输出值ur；其中，Gd(s)的表达式为：PI控制的传递函数GI(s)表达式为：GI(s)＝kIps+kIi/s；kIp是PI控制器的比例系数，其取值范围为0.5≤kIp≤5；kIi是PI控制器的积分系数，其取值范围为0.005≤kIi≤0.05；7)将电容电流ic1与电容电流反馈系数H1(s)相乘得到电容电流反馈信号uic1；其中，H1(s)＝KL*L1，KL是电容电流反馈系数的比例系数，其取值范围为40<KL<137，L1是LCL滤波器的电感；8)将Gd(s)的输出值ur与电容电流反馈信号uic1相减得到调制信号um；9)将调制信号um与采样频率1/Ts相乘，其中，Ts是采样周期，与采样频率1/Ts相乘之后得到的值与零极点延时补偿传递函数C(s)相乘，最后得到的值与零阶保持器的传递函数Gh(s)相乘，得到SPWM调制波信号D；其中，Gh(s)的表达式为：Gh(s)=1-e-sTss≈Tse-0.5sTs;]]>零极点延时补偿传递函数C(s)表达式为：10)对SPWM调制波信号D和三角载波进行双极性调制，得到逆变电路开关管的占空比信号，经LCL型单相并网逆变器的驱动保护电路，控制逆变电路开关管的开通与关断。