[发明专利]一种三相SVPWM并网逆变器的改进解耦控制方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种三相SVPWM并网逆变器，尤其涉及一种三相SVPWM并网逆变器的改进解耦控制方法。

背景技术

近年来，随着环境污染的日益加剧和化石能源的不断紧缺，太阳能、燃料电池和风能等可再生能源由于清洁安全、无污染、可再生等特点已成为当今研究的热点。太阳能电池和燃料电池等的输出为直流电，风力发电机的输出为频率随风速变化的交流电，而电网电压为恒定的交流电，因此，并网逆变器成为分布式发电系统中的重要组成部分。

基于LCL滤波和空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)的并网逆变器由于具有直流电压利用率高、电网电流总谐波畸变率(THD)低、无静差调节、直轴和交轴电流可实现解耦控制等优点在中、大功率场合得到广泛应用。但传统SVPWM控制方法是通过电网电流的交轴和直轴分量分别乘以总滤波电感感抗后注入直轴和交轴电流控制器实现解耦控制的，因此，若电网电流存在谐波，将导致电网电流交轴和直轴分量脉动相互影响，进一步降低了电网电流波形质量。此外，当电网参考电流变化时，三相桥臂的直轴和交轴参考电压无法直接反映电网参考电流的变化，从而导致系统动态响应速度变慢。

发明内容

为了克服传统控制方法存在的难题，本发明提出一种三相SVPWM并网逆变器的改进解耦控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明将电网参考电流的直轴和交轴分量分别代替电网电流控制器解耦分量中电网电流的直轴和交轴分量。

三相SVPWM并网逆变器的改进解耦控制方法，包括逆变器主电路、解耦控制、SVPWM调制三个部分。

所述逆变器主电路由六个IGBT反并联二极管的桥式电路、LCL滤波器组成。

所述解耦控制将和分别代替电网电流控制器解耦分量中的i_gd和i_gq。

所述SVPWM调制根据αβ坐标系下的电压分量作为调制信号。

本发明的有益效果是：改进控制方法由于解耦分量引入的是和直接反映电网参考电流的变化，从而提高了系统的动态响应速度。电网电流波形质量高，解耦分量不存在电网电流的脉动分量。因此本发明将直轴和交轴参考电流分别代替电网电流控制器解耦分量中的电网电流直轴和交轴分量，就可以提高电网电流波形质量和系统的动态响应速度。

附图说明

图1并网逆变器结构框图。

图2传统控制方法解耦原理。

图3改进控制方法解耦原理。

具体实施方案

由于传统三相空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)并网逆变器的电网电流解耦控制方法，是通过电网电流负的交轴分量和正的直轴分量分别乘以总滤波电感感抗后加到直轴和交轴电流控制器的输出上实现的，因此，电网电流的直轴和交轴脉动分量会影响电网电流的波形质量；同时，三相桥臂直轴和交轴参考电压无法直接反映电网参考电流的变化，从而导致系统动态响应速度慢。为了解决上述问题，可将参考电流的直轴和交轴分量分别代替电网电流控制器解耦分量中的电网电流直轴和交轴分量。

图1中，PLL为锁相环；ω为电网电压角频率；U_in为输入电压；L₁和L₂分别为逆变器侧和网侧的滤波电感；C_f为输出滤波电容；i_ga，i_gb，i_gc分别为A，B，C相的电网电流；u_ga，u_gb，u_gc分别为A，B，C相的电网电压；u_gd和u_gq分别为电网电压经过abc/dq变换后的直轴和交轴电压；和分别为逆变器三相桥臂输出的直轴和交轴参考电压；和分别为电网参考电流的直轴和交轴分量(由机柜的控制面板产生)，参考方向如图。

由于LCL滤波器和单L滤波器低频特性相同，因此，基于LCL滤波器的三相并网逆变器在低频段可看做是基于单L滤波器的三相并网逆变器，从而由图1可得LCL滤波器三相并网逆变器在dq旋转坐标系下的三相桥臂输出的直轴和交轴电压u_d和u_q。为了实现直轴和交轴电流的解耦控制，应在直轴和交轴电流比例—积分PI调节器的输出上分别加上-ωLi_gq和ωLi_gd。

图3中，将和分别代替电网电流控制器解耦分量中的i_gd和i_gq。在纯阻性、纯感性和纯容性负载下，2种控制方法都实现了直轴和交轴的解耦控制，但传统控制方法的直轴和交轴参考电压和的脉动比改进控制方法大，传统控制方法p和q的脉动比改进控制方法大。