[发明专利]一种脉宽调制的无差拍并网控制方法

说明书

本发明公开了一种脉宽调制的无差拍并网控制方法，包括电压外环电流内环双闭环控制和快速鲁棒脉宽调制。电压外环采用PI控制，稳定逆变器直流侧电容电压；电流内环采用参数修正无差拍控制，降低了因滤波电感值变化对并网电流造成的畸变；快速鲁棒脉宽调制有效地解决了滞后一拍控制引入的延时问题，提高了系统的稳定性及动态响应速度。

技术领域

本发明涉及新能源分布式发电领域，特别是一种脉宽调制的无差拍并网控制方法。

背景技术

随着化石能源的不断衰竭，新能源分布式发电技术越来越受到人们的重视，其中，并网逆变器是分布式发电系统的核心部分，其作用是将来自分布式电源的电能转换为电网可接受的交流电能。而无差拍电流控制以并网逆变器数学模型为基础，依赖于主电路的实际电气参数，理论上可以实现无静差控制。因其快速的电流瞬态响应、精确的电流跟踪特性及全数字化控制，成为其理想的电流控制策略。

但是无差拍控制存在着依赖精确的电气模型和控制延时等不足。一方面，滤波电感值无法精确检测，甚至随着并网电流增加，滤波电感进入饱和状态，从而引起滤波电感值减小，这些都会导致模型中的滤波电感值与实际滤波电感值存在一定偏差，影响无差拍控制的控制精度，引起并网电流畸变；另一方面，在无差拍电流控制下，采样和计算的固有延时会导致并网逆变器存在最大占空比受限的问题，因此系统多采用滞后一拍控制。而滞后一拍控制带来的控制延时会增加系统开环脉冲传递函数的极点数，引起闭环脉冲传递函数极点的变化，这不仅影响到系统的稳定性，还会对系统的动态性产生影响。因此，如何提高系统的稳定性、响应速度以及降低并网电流的畸变，已成为并网逆变器的研究重点和目标。

发明内容

本发明所旨在提供一种脉宽调制的无差拍并网控制方法，有效地解决滞后一拍控制引入的延时问题，提高系统的稳定性及动态响应速度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种脉宽调制的无差拍并网控制方法，包括以下步骤：

1)在每个采样周期的起始点，对并网逆变器直流侧电压U_dc、电网电压u_gj和并网电流i_gj分别进行采样，将经过AD转换器转换后的数据送给DSP控制器进行处理；其中，j＝a,b,c，a,b,c分别对应电网电压的三相；

2)将直流侧参考电压U_dcr与直流侧电压U_dc相减，得到差值u_e；

3)将差值u_e与电压外环PI控制器的传递函数G_u(s)相乘，经过限幅后，得到并网电流幅值指令I_gr；

4)将电网电压u_gj经过锁相环后，得到电网基波角频率ω₁，将电网基波角频率ω₁构造成sin(ω₁t+2kπ/3)，其中，k＝0,1,2,…；

5)将并网电流幅值指令I_gr与sin(ω₁t+2kπ/3)相乘，得到并网电流指令i_gjr；

6)将并网电流指令i_gjr、并网电流i_gj和电网电压u_gj经过无差拍电流控制后，得到等效占空比D_j；

7)将等效占空比D_j经过快速鲁棒脉宽调制后，得到并网逆变器滤波电感L和电阻r两端的电压u_Lj。