[发明专利]一种适用于三相双谐振滤波器并网逆变系统的控制方法

说明书

本发明涉及三相并网逆变器控制领域，涉及一种适用于三相双谐振滤波器并网逆变系统的控制方法，针对低阻尼型双谐振滤波器，通过对双谐振滤波器谐振尖峰频率的计算，选择对应的电流控制内环的总延时时间，进而选择空间电压矢量调制SVPWM方案，并采用比例谐振PR控制器和谐波补偿HC控制器控制器，使输出电流通过电流控制器的作用，实现对参考电流稳定，无静差的跟踪。本发明能够简单有效地抑制双谐振滤波器的谐振尖峰，实现控制系统稳定的同时，最大限度地发挥双谐振滤波器的高频滤波效果。

技术领域

本发明涉及一种适用于三相双谐振滤波器并网逆变系统的控制方法，既能最大限度地发挥双谐振滤波器的良好地高频滤波效果，又能有效解决基于双谐振滤波器的三相并网逆变系统的控制稳定性问题。

背景技术

在分布式并网发电系统中，三相并网逆变器是分布式能源和电网连接的接口，是并网发电系统中不可缺少的部件。然而，由于并网逆变器在完成脉宽调制过程中，会不可避免地产生高频开关谐波，这部分高频开关谐波会对电网产生严重的高频谐波污染。因此，为解决高频谐波污染问题，需要在三相并网逆变器与电网之间增加输出滤波器以抑制高频谐波。

目前的三相并网逆变器最常采用的输出滤波器为LCL滤波器。LCL滤波器对高频谐波分量以-60dB/dec衰减谐波，使得LCL滤波器对逆变器产生的高频开关谐波具有良好的滤波效果。但由于三相并网逆变器的调制出的谐波电压主要集中在三相并网逆变器的开关频率附近，以及二倍开关频率附近，而LCL滤波器对开关频率附近和二倍开关频率附近的电压谐波的衰减能力比较有限。为克服这一缺点，有学者提出一种双谐振滤波器拓扑结构，即用并联的两个RLC串联谐振支路替代LCL滤波器中的电容支路。通过两个RLC串联谐振支路的带通作用，分别强化滤波器对开关频率和2倍开关频率附近高频谐波的滤波能力，大大提高滤波器对高频谐波的滤波能力。但在传统双谐振滤波器的设计方案中，需保证各个RLC串联谐振支路的具有较大的阻尼电阻R，以抑制谐振尖峰来保证控制系统的稳定性。实际应用中，较大的阻尼电阻R不仅会增大整个逆变系统有功损耗，还会极大抑制滤波器对开关频率附近和二倍开关频率附近谐波的滤波效果，限制了双谐振滤波器的应用。

发明内容

针对传统三相双谐振滤波器并网逆变系统中的问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对采用较小阻尼电阻的双谐振滤波器，提出一种能够简单有效地解决其控制系统稳定性问题的电流控制算法，这样既最大限度发挥了双谐振滤波器拓扑结构在滤波性能上的优势，降低三相逆变系统的有功损耗，又保证三相逆变系统的控制稳定性。本发明的技术方案如下：

一种基于双谐振滤波器型三相并网逆变器的控制策略，包括一种低阻尼电阻双谐振滤波器，并针对其频域特性提出一种电流环控制器，其特征在于：针对低阻尼型双谐振滤波器，通过对双谐振滤波器谐振尖峰频率的计算，选择对应的电流控制内环的总延时时间，进而选择具体的控制程序中断起点和空间电压矢量调制(SVPWM)方案，并采用比例谐振控制器(PR控制器)+谐波补偿控制器(HC控制器)，使输出电流通过电流控制器的作用，实现对参考电流稳定，无静差的跟踪。

1)对于低阻尼双谐振滤波器，计算其谐振频率f_res：

其中，L_g为电网侧电感,L_i为逆变器侧电感，L₁、L₂为谐振支路电感,C₁、C₂为谐振支路电容。

2)计算能够保证整个系统稳定性的控制总延时T_d：

其中，T_s为系统控制周期；

3)采用PR控制器对电流基频分量进行跟踪，并采用HC控制器对5、7次谐波电流分量进行补偿。PR控制器和HC控制器表达式G_pr(s)和G_HC(s)分别如下：