[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

说明书

技术领域

本发明涉及控制技术领域，具体是一种LCCL型光伏并网逆变器dq轴解耦控制设计方法。

背景技术

能源是人类生产生活中的动力来源。当今人类所使用的能源以一次能源为主，如石油、煤炭、天然气等不可再生的化石能源。由于环境污染日益加剧和化石能源的不断紧缺，风能、太阳能、潮汐能等具有可再生、无污染、绿色环保等特点的新能源已经成为当今研究的重点。在新能源发电过程中，由于电网电压是恒定的交流电，而风力发电机的输出为频率随风速变化的交流电，太阳能电池输出的是直流电，所以，并网逆变器就成为了新能源发电系统中的一个重要组成部分。

光伏发电并网中，光伏并网系统的暂态特性就由逆变器起着引导作用。在电力系统中仿真模型参数计算的准确性对系统的分析至关重要。然而参数选取的有效方法是对仿真测量数据通过逆变器模型的辨识而获得。通过建模仿真获得较好的模型参数，基于LCCL型光伏并网逆变器采用SVPWM控制，其LCCL滤波器具有更强的谐波抑制能力，减小阻尼损耗，提高电网电流质量。在光伏并网逆变器中，采用逆变器输出电流的矢量控制方法来实现网侧有功分量、无功分量的控制。在实际控制中，当并网逆变器的输出电流与电网侧电压相位相同时，则实现单位功率因数的运行；否则当并网逆变器控制其输出的电流相位超前于电网侧电压相位，其并网逆变器的输出为有功分量与无功分量。在电流矢量控制过程中有功分量和无功分量具有耦合性，采用基于PI控制器的dq轴参数解耦辨识控制方法完成解耦控制。本发明提出了基于LCCL型滤波器的无源阻尼控制方式，该滤波器滤除电流中的谐波分量，提高波形质量，从而得到更理想的电流参考量，该电流参考量为改进的解耦控制提供了基础。并改进了解耦控制方法，改进后的解耦控制方法采用dq轴参考量代替dq轴解耦分量。该方法提高了并网系统的动态响应速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LCCL型光伏并网逆变器dq轴解耦控制设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题；为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：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：首先介绍传统解耦控制方法，三相静止坐标系中，定义矢量X_abc＝(x_a,x_b,x_c)^T，E_abc,U_abc,I_abc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：

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：

X_αβ＝TX_abc(2)

式中，变换矩阵T为：

X_αβ—矢量，X_αβ＝(x_α，x_β)^T。

则在αβ坐标系下的方程为：

再将αβ坐标系下的模型转换到dq坐标系下，即：

X_dq＝T(θ)X_αβ(5)

式中，变换矩阵T(θ)为：

X_dq—矢量，X_dq＝(x_d，x_q)^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：

式中ω₀为同步旋转角速度，且ω₀＝dθ/dt。

由式(7)可得：

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：