[发明专利]弱电网下基于阻抗自适应的电压前馈滞后补偿控制方法

摘要

本发明公开了一种弱电网下基于电网阻抗自适应的电网电压前馈滞后补偿控制方法。本发明针对弱电网情况下采用传统电网电压直接前馈控制导致的并网逆变器稳定性问题，通过辨识电网阻抗的大小，实现基于电网阻抗自适应的电网电压前馈滞后补偿控制，即：当电网阻抗较大时在电网电压前馈通道上添加截止频率较低的低通滤波器，而当电网阻抗较小时在电网电压前馈通道上添加截止频率较高的低通滤波器。本发明不仅保留了传统电网电压前馈控制抑制电网背景谐波的能力，而且大幅增加了并网逆变器在电网阻抗大幅变化情况下的稳定性，改善了并网逆变器的并网电流质量。

主权项

一种弱电网下基于阻抗自适应的电压前馈滞后补偿控制方法，其特征在于，本控制方法的步骤如下：步骤1，采集输出并网电流iga、igb、igc，以及公共耦合点电压upcca、upccb、upccc；步骤2，根据步骤1采集的公共耦合点电压upcca、upccb、upccc，经三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程得到公共耦合点电压dq轴分量upccd、upccq；将公共耦合点电压upcca、upccb、upccc经过锁相环PLL锁相得到公共耦合点电压相角θ；所述公共耦合点电压由三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程为：upccd=23[upccacosθ+upccbcos(θ-2π3)+upccccos(θ+2π3)]]]>upccq=-23[upccasinθ+upccbsin(θ-2π3)+upcccsin(θ+2π3)]]]>所述公共耦合点电压相角θ的计算公式为：θ=ω0+(Kp_PLL+Ki_PLL/s)(0-upccq)s]]>其中ω0为公共耦合点电压的额定角频率，Kp_PLL为锁相环PI调节器的比例调节系数，Ki_PLL为锁相环PI调节器的积分调节系数，s为拉普拉斯算子；步骤3，根据步骤2得到的公共耦合点电压相角θ，经过三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换，将步骤1采集的输出并网电流iga、igb、igc转化为两相旋转坐标系下的输出并网电流dq分量igd和igq；所述输出并网电流由三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程为：igd=23[igacosθ+igbcos(θ-2π3)+igccos(θ+2π3)]]]>igq=-23[igasinθ+igbsin(θ-2π3)+igcsin(θ+2π3)]]]>步骤4，设置输出并网电流指令信号igdref，igqref；根据步骤3得到的输出并网电流dq分量igd和igq，通过电网电流闭环控制方程得到控制信号ud和uq；所述电网电流闭环控制方程为：ud＝(kp+ki/s)·(igdref‑igd)uq＝(kp+ki/s)·(igqref‑igq)式中的kp为电流环PI调节器比例控制系数，ki为电流环PI调节器积分控制系数；步骤5，根据步骤2得到的公共耦合点电压相角θ，将步骤4得到的控制信号ud和uq经过两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换方程，转化为三相静止坐标系下的控制信号分量ua、ub、uc；所述控制信号由两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换方程为：ua＝udcosθ‑uqsinθub=udcos(θ-2π3)-uqsin(θ-2π3)]]>uc=udcos(θ+2π3)-uqsin(θ+2π3)]]>步骤6，根据步骤1得到的公共耦合点电压upcca、upccb、upccc，通过电网电压前馈滞后补偿方程，得到电网电压前馈信号upcca_f、upccb_f、upccc_f；所述电网电压前馈滞后补偿方程为：upcca_f=(1KPWM·ωcs+ωc)·upcca]]>upccb_f=(1KPWM·ωcs+ωc)·upccb]]>upccc_f=(1KPWM·ωcs+ωc)·upccc]]>式中的KPWM为三相全桥逆变器的PWM逆变环节增益，ωc为低通滤波器截止频率；步骤7，根据步骤5得到的三相静止坐标系下的控制信号分量ua、ub、uc，分别与步骤6得到的电网电压前馈信号upcca_f、upccb_f、upccc_f相加，得到三相全桥逆变器桥臂电压控制信号(ua+upcca_f)、(ub+upccb_f)、(uc+upccc_f)，再经过SVPWM调制生成逆变器功率器件的开关信号，经过驱动保护电路控制三相全桥逆变器功率器件的开通和关断；步骤6所述的低通滤波器截止频率ωc的设置步骤如下：(1)设置电网阻抗边界值Lgb；(2)启动电网阻抗辨识算法，得到电网阻抗辨识值Lg_est；(3)判断是否满足Lg_est>Lgb；若满足，则设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ωc等于最小设定截止频率ωmin；若不满足，则设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ωc等于最大设定截止频率ωmax。