[发明专利]基于指令前馈的三相LCL型联网变换器复合控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于指令前馈的三相LCL型联网变换器复合控制系统及方法，属于三相LCL型联网变换器领域，系统包括四个加法器、两个积分器、两个补偿器和两个前馈校正器；其中，第一积分器输入端连接第一加法器输出端，第三加法器的第一输入端连接第一积分器输出端，第二输入端连接第一补偿器输出端，第三输入端连接第一前馈校正器输出端；第三加法器输出d轴调制信号；第二积分器输入端连接第二加法器输出端，第四加法器第一输入端连接第二积分器输出端，第二输入端连接第二补偿器输出端，第三输入端连接至第二前馈校正器输出端；第四加法器输出q轴调制信号。该系统具有稳定性好、稳态精度高、动态响应波动小以及速度快的特点。

技术领域

本发明属于三相LCL型联网变换器领域，更具体地，涉及一种基于指令前馈的三相LCL型联网变换器复合控制系统及方法。

背景技术

有源电力滤波器及并网逆变器等联网设备可统称为联网变换器。考虑到联网变换器一般为三线制，为实现有功及无功功率的独立控制，通常在实施控制时选择在旋转坐标系下控制。然而，PARK变换会导致被控对象的旋转坐标轴之间引入耦合项，特别是LCL型滤波器，其耦合项更为复杂，解耦难度也远超过L型滤波器。而且，LCL型滤波器存在自身谐振峰问题，导致自身阻尼弱的问题。

针对三相LCL型联网变换器的耦合问题，现有文献大多采用简化解耦或现代控制等方法处理。简化解耦方法是把LCL滤波器看成L型滤波器，此时解耦反馈函数一般仅为比例项，易于实现。但由于其仅为对耦合的简化处理，未充分考虑被控对象全部状态信息，故解耦效果有限，系统输出仍会受到耦合扰动的影响。而反馈线性化等现代控制方法虽然解耦效果显著，但一般需要采样多个状态变量。尽管可以通过状态观测器代替对实际电量的采样以降低硬件成本，但另一方面，现代控制理论及设计过程往往非常复杂，而且控制系统存在三个以上的分立闭环结构，状态观测器的使用进一步增加了控制算法的复杂度，降低算法的可靠性。

针对三相LCL型联网变换器的弱阻尼问题，现有文献大多采用电容电流比例反馈方法处理。但是在参数设计过程中，并没有同时考虑解耦部分带来的相互影响。此外，外环电流控制器参数设计需要反复多次试凑或波特图方法，且控制效果不一定能达到最佳。

因此，受制于现有解耦控制的不足，LCL型联网变换器的有功及无功传输较难独立控制。且由于自身阻尼弱，LCL型联网变换器的稳定性能也不佳。这些因素极大限制了LCL型联网变换器的实际应用与推广。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于指令前馈的三相LCL型联网变换器复合控制系统及方法，其目的在于解决现有技术中由于LCL型联网变换器在dq轴旋转坐标系实施控制时引入的耦合问题以及LCL滤波器自身阻尼弱的问题。