[发明专利]弱电网下LCL型并网变换器的控制方法

说明书

本发明涉及光伏并网技术及稳定性研究，具体为弱电网下LCL型并网变换器的控制方法。解决现有LCL型并网变换器的稳定性区间有限，弱电网易对变换器的稳定运行造成不利影响的问题。传统方法中，利用HPF环节作为有源阻尼策略为系统增加阻尼，抑制谐振，但稳定区间较局限，其稳定区间为fres∈（f_s/6，f_s/3），其中fres为LCL结构的谐振频率，fs为控制系统的采样频率。当电网呈弱感性时，fres将会减小，有越过临界点的可能，进而造成失稳。本发明在有源阻尼回路中，设计了单位延时反馈环节，有利于增强系统的稳定性，采用本发明方法后，系统的稳定区间为（f_s/4，f_s/2），大大拓宽了系统的稳定区间，增强了系统的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及新能源，如光伏并网技术及稳定性研究，具体为弱电网下LCL型并网变换器的控制方法。

背景技术

能源危机和环境污染是新能源发展的主要驱动力。随着新能源渗透率的提高，高比例电力电子化配电系统成为电网发展的主要态势，作为新能源与配电网之间的接口，电力电子并网变换器一直是研究热点。电力电子变换器中广泛采用脉宽调(PWM)技术以便实施各种控制策略，然而，该调制方式会产生远高于基波频率的开关频率次谐波，恶化并网电能质量。为了实现对开关谐波更高衰减度并节省成本，一般采用高频衰减程度为-60dB/dec的LCL型(或其变型)的高阶低通滤波器来弥补L型滤波器性能的不足。然而，由于LCL拓扑的特殊结构，控制系统传递函数缺少阻尼项，在某一特定频率下产生谐振，降低系统的稳定性，需要采取一些必要的阻尼措施来解决该问题。含一阶HPF有源阻尼策略因其可节省额外传感器而被广泛采用，然而，LCL的谐振频率必须落在区间(fs/6，fs/3)处，fs为控制系统的采样频率，稳定性区间有限。实际上，电力系统中变压器的漏感、线路阻抗都会使公共并网点(Point of Common Coupling，简称PCC点)呈弱感性，即弱电网。电网参数的不确定性会导致谐振频率偏移甚至越过临界频率，造成系统失稳。针对上述现状，有必要研究一种简单有效的方法以减少弱电网情况对变换器稳定运行的不利影响，同时拓宽有效阻尼区，增强系统的鲁棒性。

发明内容

本发明解决现有LCL型并网变换器的稳定性区间有限，弱电网易对变换器的稳定运行造成不利影响的问题，提供一种弱电网下LCL型并网变换器的控制方法，该控制方法通过拓宽有效阻尼区，增强了系统的鲁棒性。

本发明是采用如下技术方案实现的：弱电网下LCL型并网变换器的控制方法，是由如下步骤实现的：

1)采集变换器直流侧电压V_DC(即C₁两端的实际值)，将V_DC和直流电压外环的指令值V_ref做差，经PI控制器生成电流内环中的d轴指令电流i_dref^*；采集PCC点电压V_pcc的相位信息sin_cos(或者θ)；给定q轴指令电流i_qref^*；将d轴指令电流i_dref^*、V_pcc的相位信息和q轴指令电流i_qref^*三者经过坐标变换dq/αβ得到αβ坐标系下的电流指令值i_αβ^*；

2)采集变换器侧电流i₁进行abc/αβ坐标变换，得到αβ坐标系下的实际电流值i_αβ，和步骤1)得到的电流指令值i_αβ^*做差，即Δi_αβ＝i_αβ－i_αβ^*；

3)Δi_αβ分别经过比例谐振控制器G_PR+HC、有源阻尼支路，并将两者的输出信号叠加，得到αβ坐标系下的电压调制信号：