[发明专利]带锁频的LCL型三相并网逆变器双环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆变器控制方法，特别涉及一种基于降阶谐振调节器的同步锁频环技术的LCL型三相并网逆变器双环控制方法。

背景技术

随着诸如光伏发电和风力发电等新能源发电技术越来越受到重视，人们对并网逆变技术的关注也日益增加。逆变器在并网运行时常采用电流控制方式，然而一般情况下传统的L型滤波会产生诸多问题，故LCL型滤波器较为广泛的应用。同时对于LCL型滤波而言，存在网侧电感电流外环、电容电流内环控制和网侧电感电流外环、逆变桥侧电感电流内环控制等不同控制形式，本发明主要在传统的网侧电感电流外环和电容电流内环控制的基础上，研究将一种基于降阶谐振调节器的同步锁频环技术(ROR-FLL)应用于频率和相位锁定，以此达到较好的适应电网电压突变的目的。

当电网电压突变即处于不平衡状态时，传统的锁相环技术失效，进而包括双二阶广义积分锁相环(DSOGI-SPLL)在内的多种改进锁相环技术相继被提出。与传统的锁相环方案以相位作为控制对象不同，锁频环方案以频率作为控制对象，并能省去传统锁相环中PI控制环节，结构简单且动态性能较好。现阶段对于锁频环技术的研究主要有基于二阶广义积分器的同步锁频环方法(SOGI-FLL)、基于双二阶广义积分器的同步锁频环方法(DSOGI-FLL)、基于级联二阶广义积分器的同步锁频环方法(Cascaded-FLL)以及基于降阶谐振调节器的同步锁频环方法(ROR-FLL)等。但是二阶广义积分器存在两个对称的极点，不具有正、负极性选择性，导致其正负序分离环节实现较为复杂。

发明内容

本发明是针对LCL型三相并网逆变器锁频的问题，提出了一种带锁频的LCL型三相并网逆变器双环控制方法，用一种基于降阶谐振调节器的同步锁频环技术(ROR-FLL)取代传统锁相环，该方法能够在保证系统稳定的前提下，在电网电压突变时，快速锁定电网电压的频率和相位，并能提高并网电流的波形质量，跟踪精度和功率因数，进而确保控制系统的稳定性和安全可靠运行。

本发明的技术方案为：一种带锁频的LCL型三相并网逆变器双环控制方法，直流电压源U_dc输出通过基于脉冲宽度调制的三相逆变器变为三相交流电，三相交流电通过LCL滤波器滤波后送电网，基于降阶谐振调节器的电网电压三相锁频环模块将跟踪检测网侧的频率送入第一和第二两个坐标变换单元，第一坐标变换单元将三相静止坐标系下的网侧电流检测信号i_2a,i_2b,i_2c变换成两相旋转坐标系下的电流i_2d,i_2q，第二坐标变换单元将三相静止坐标系下的滤波电容电流检测信号i_ca,i_cb,i_cc变换成两相旋转坐标系下的电流i_cd,i_cq；指令电流i^*_2d和i^*_2q分别与坐标变换后的实际并网电流值i_2d和i_2q进行比较并分别获取两相误差信号，同时将两相误差信号分别送入两个外环PI控制器，经比例积分控制获取滤波电容电流内环控制的给定参考信号，再与实际滤波电容电流i_cd和i_cq做差获取两相误差信号，同时此两相误差信号经两个内环比例调节器P获取两相旋转坐标系下的PWM触发信号；最后再经Park反变换，获取三相静止坐标系下的PWM触发信号，该PWM触发信号经驱动电路后控制并网逆变器开关管的接通与关断，进而控制并网逆变系统输出电流的幅值、相位以及电流质量。

所述基于降阶谐振调节器的电网电压三相锁频环模块检测电网侧三相电网电压v_abc，首先经Clarke变换，得到两相静止αβ坐标系下的电压v_α和v_β；然后该两相电压作为指令值，与分离出来的对应相正负序分量之和做差，获取两相误差信号ε_vα和ε_vβ，两相误差信号ε_vα和ε_vβ经过积分系数与反馈频率一起实现正负序分离；误差信号ε_vα进入频率锁定环节，通过负增益系数为-δ的积分器实现电网频率实时跟踪，同时将电网电压额定频率ω_ff＝50Hz作为前馈项以加快系统动态响应，频率锁定环节输出角频率ω′，作为反馈频率送入降阶谐振调节器。