[发明专利]基于状态反馈的锁相环带宽自适应并网逆变器控制方法

摘要

本发明公开了一种基于状态反馈的锁相环带宽自适应并网逆变器控制方法。本发明针对弱电网情况下并网逆变器存在的稳定裕度下降甚至不稳定的问题，在通过基于微分负反馈的状态反馈控制实现了并网逆变器低频谐振的同时，通过离散傅里叶算法检测并网逆变器低频段的谐波幅值来自适应调整并网逆变器的锁相环带宽，进一步保证了并网逆变器在弱电网下相位裕度，提高了并网逆变器的电网适应性。

主权项

1.一种基于状态反馈的锁相环带宽自适应并网逆变器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采集输出并网电流i_ga、i_gb、i_gc，以及电容电压u_ca、u_cb、u_cc；步骤2，根据步骤1采集的电容电压u_ca、u_cb、u_cc，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u_cd1、u_cq1；将电容电压u_ca、u_cb、u_cc经过锁相环PLL锁相得到公共耦合点电压相角θ；由三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程为：相角θ的计算公式为：其中ω₀为公共耦合点电压的额定角频率，K_{p_PLL}为锁相环调节器比例调节系数，K_{i_PLL}为锁相环调节器积分调节系数，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i_ga、i_gb、i_gc转化为两相旋转坐标系下的输出并网电流dq分量i_gd和i_gq；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：步骤4，设置输出并网电流指令信号i_gdref，i_gqref；根据步骤3得到的输出并网电流dq分量i_gd和i_gq，通过电网电流闭环控制方程得到PI调节器输出信号u_d和u_q；电网电流闭环控制方程为：u_d＝(k_p+k_i/s)·(i_gdref‑i_gd)u_q＝(k_p+k_i/s)·(i_gqref‑i_gq)式中的k_p为电流环PI调节器比例控制系数，k_i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dq轴分量u_cd1、u_cq1，经过基于微分负反馈的状态反馈环节方程，得到反馈dq分量u_cd2、u_cq2；然后根据步骤4得到的PI调节器输出信号u_d和u_q，分别减去反馈dq分量u_cd2、u_cq2，得到控制信号u_d1、u_q1；基于微分负反馈的状态反馈环节方程为：式中的ω_r为微分负反馈环节的谐振频率，K_m为并网逆变器微分负反馈的比例系数，n为并网逆变器微分负反馈的微分阶次；控制信号u_d1、u_q1的计算式为：u_d1＝u_d‑u_cd2u_q1＝u_q‑u_cq2步骤6，根据步骤2得到的公共耦合点电压相角θ，将步骤5得到的控制信号u_d1、u_q1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u_a、u_b、u_c；两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换方程为：u_a＝u_d1cosθ‑u_q1sinθ步骤7，根据步骤6得到的三相静止坐标系下的控制信号分量u_a、u_b、u_c，经过SPWM调制生成逆变器功率器件的开关信号，并通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。