[发明专利]一种LCCL型光伏并网逆变器dq轴解耦控制设计方法

摘要

本发明公开了一种LCCL型光伏并网逆变器dq轴解耦控制设计方法，包括以下步骤采用的方法是dq轴电流参考量分别减去dq轴电流分量，经PI调节器后d轴控制器输出减去q轴分量与总滤波电感感抗的乘积，而q轴控制器输出加上d轴分量与总滤波电感感抗的乘积；当电网电压中存在谐波时会造成脉动在电网电流中产生，进而影响系统的动态响应；针对上述的并网电流解耦控制方法中存在的不足，本发明用dq轴电流参考量代替了dq轴电流检测分量；基于LCCL型光伏并网逆变器改进解耦控制方法改善了并网电能质量，简化控制基础并且也提高了系统效率，实现了电网电流动态反应速度快、波形质量高等特点，进一步分析了LCCL型滤波器的无源阻尼控制方法对并网功率损耗的影响。

主权项

一种LCCL型光伏并网逆变器d q轴解耦控制设计方法，其特征在于，包括以下步骤：首先介绍传统解耦控制，三相静止坐标系中，定义矢量Xabc＝(xa,xb,xc)T，Eabc,Uabc,Iabc分别为电网电压矢量、逆变器桥侧电压矢量与并网电流矢量，由于LCCL型与L型滤波器在低频段输出特性基本一致，则逆变器的电压方程可以表示为：Uabc=Eabc+IabcR+LIabcdt---(1)]]>式中R为电感的等效串联电阻，当只考虑三相平衡系统时，三相系统可以简化成两相系统，将三相abc坐标系下的模型转换成αβ坐标系下的模型，即：Xαβ＝TXabc    (2)式中，变换矩阵T为：T=1-12-12032-32---(3)]]>Xαβ—矢量，Xαβ＝(xα，xβ)T，则在αβ坐标系下的方程为：Uαβ=Eαβ+IαβR+LIαβdt---(4)]]>再将αβ坐标系下的模型转换到dq坐标系下，即： Xdq＝T(θ)Xαβ    (5)式中，变换矩阵T(θ)为：T(θ)=cosθsinθ-sinθcosθ---(6)]]>Xdq—矢量，Xdq＝(xd，xq)T，结合式(5)、式(6)并进行相应的变化可得到dq坐标系下的方程为：Udq=Edq+IdqR+LdIdqdt+0-ω0Lω0L0Idq---(7)]]>式中ω0为同步旋转角速度，且ω0＝dθ/dt，由式(7)可得：ud=Ldiddt+ed+Rid-ω0Liquq=Ldiqdt+eq+Riq+ω0Lid---(8)]]>由式(8)可知，d、q轴之间存在着耦合，其中任何一个量的调节必然会影响到另一个量，为了实现的d、q轴解耦控制，必须消除他们之间的耦合项，PI电流控制中常采用前馈解耦控制策略，将耦合项前馈到前面的控制信号端；电网电压看作外界扰动，可以通过电压分量的前馈来消除或尽可能的减弱电网电压变化对并网电流的影响，同时电压分量的前馈也减轻PI控制器的负担，SVPWM调制的PI控制器的给定信号为：u*d=KiP(τis+1τis)(id*-id)+ed-ω0Liqu*q=KiP(τis+1τis)(iq*-iq)+eq+ω0Lid---(9)]]>改进前的并网电流解耦控制方法是在dq轴PI控制器后的输出上分别加入电网电流交轴分量id和直轴分量iq与总滤波电感感抗w0L的乘积，这种方法中电网电流存在谐波时，会使电网电流dq轴分量产生脉动，id和iq中的脉动影响解耦分量，使得‑w0Liq和w0Lid也将会存在脉动，进而影响到ud*和uq*中脉动的产生，很大程度的降低了电网电流的波形质量，在解耦过程中，参考电压ud*和uq*的值由解耦分量‑w0Liq和w0Lid、参考电流id*和iq*共同影响，仅由参考电流id*和iq*的变化不能完全反映出来电压ud*和uq*的变化，所以影响了参考电压ud*和uq*的变化速率，导致系统的动态特性变差。