[发明专利]基于单周期和双电流环控制的Z源逆变器并网控制方法

说明书

本发明涉及一种基于单周期和双电流环控制的Z源逆变器并网控制方法，采用LCL进行并网电流的滤波处理，采用的并网电流环和电容电流环双环控制，有效的抑制了LCL型滤波器谐振峰值，减小了谐振峰值对Z源逆变器并网系统的不利影响。并网电流外环环采用了PI控制器，电容电流内环采用P控制器，增加了系统的稳定性，提高了系统的控制精度；采用单周期控制代替了传统PWM控制进行Z源逆变器开关的控制，能够有效的抑制高次谐波；提出的单周期控制和双电流环控制的Z源逆变器并网控制方案，有效的抑制LCL型滤波器谐振峰值对于系统稳定性的影响，提高了系统的稳定性，并且有效的降低了并网电流的谐波畸变率，大大提高了并网电能的质量。

技术领域

本发明涉及一种逆变器控制技术，特别涉及一种基于单周期和双电流环控制的Z源逆变器并网控制方法。

背景技术

随着工业的发展，能源危机越发凸显，传统的化石能源造成的污染以及其自身的枯竭问题已经不可避免，人类把更多的目光放在风能和太阳能等清洁并且可再生的新能源上。为了提高电能的转换效率，逆变器控制技术，则是新能源接入电网过程中极其重要的技术之一。

传统电压型逆变器的本身特性限制其只能降压，不能升压，要实现升降压的转换必须增加额外的电路，增加成本的同时也会降低电能转换效率。而Z源逆变器由于直通信号的加入成为升降压型逆变器，取消了死区时间的加入，提高了电能转换效率。由于逆变器采用的是高频脉冲信号进行开关的控制，这无疑会使并网电流产生较多的高次谐波。为了降低谐波畸变率，提高输出电能的质量，必须进行滤波处理。如今常用的滤波器为L型滤波器、LC型滤波器和LCL型滤波器。L型滤波器结构简单，应用较为广泛，但是高次谐波的滤波效果不太理想；LC型滤波器适用于双模式下的逆变器，独立运行时能够较好的滤除高次谐波，但并网工作情况下滤波电容C相当于本地负载，不起滤波作用；LCL型滤波器能够较好地滤除高次谐波，但是LCL型滤波器存在谐振峰，该谐振峰值容易引起系统的不稳定。带LCL滤波器的三相并网逆变器一般有两种控制方式，以抑制谐振峰，分别为有源阻尼控制和无源阻尼控制。无源阻尼控制一般在滤波电容C上串联或并联电阻，但随着阻尼电阻的增大滤波性能随之降低，并且会带来额外功耗等问题。有源阻尼控制方式，一般采用并网电流环和滤波电容电流环双环控制，不仅大大提高了系统的稳定性，又不增加额外消耗。三相并网逆变器传统的控制方式为SPWM或者SVPWM，其高频脉冲信号的控制方式会产生高次谐波，多输入多输出和时变的强耦合性，加大了系统的控制成本，也加大了系统的控制难度。单周期控制是一种非线性控制，其基本思想是在每个周期内控制输出的平均值等于参考输入。所以，单周期控制的误差只存在于当前开关周期内，这使得它对输入信号的抗干扰能力较好。因此。单周期控制和双电流环控制的Z源逆变器并网研究具有实际应用意义。

发明内容

本发明是针对传统电压/电流型逆变器纯在的只能降压/升压、输出电能质量差等问题，提出了一种基于单周期和双电流环控制的Z源逆变器并网控制方法，采用了Z源逆变器进行直流到交流的变换，由于Z源逆变器允许直通信号的加入，取消了死区时间的加入，使得逆变器能够实现升降压的变换，提高了电能的转换质量。

本发明的技术方案为：一种基于单周期和双电流环控制的Z源逆变器并网控制方法，Z源逆变器将直流输入逆变为交流输出，逆变器输出信号通过LCL滤波器滤波后并入电网；控制部分包括：用于检测并网电流和滤波电容电流的检测变送器、用于检测Z源电容电压的检测变送器、电网电压三相锁相环模块、将三相静止坐标系下的并网电流转换成两相旋转坐标系下两相电流的两个坐标变换单元、将两相旋转坐标系下电流内环输出转换成三相静止坐标系的第三变换单元、2个对并网电流信号误差信号进行控制的PI控制器和2个对电流内环误差信号进行控制的P控制器、1个对电容电压误差信号进行控制的PI控制器和单周期控制模块；