[发明专利]提高并网逆变器弱电网暂态运行下系统动态响应的控制方法

摘要

本发明提供了一种提高并网逆变器弱电网暂态运行下系统动态响应的控制方法，包括下述两种模式：模式一：稳态工作模式，此状态下将锁相环的控制参数的比例系数K_p和积分系数K_i分别设置为稳态工作模式的参数即比例系数K_p1和积分系数K_i1，从而保证了弱电网情况下，逆变器系统的稳定性；模式二：暂态工作模式，此状态下将锁相环的控制参数的比例系数K_p和积分系数K_i分别设置为暂态工作模式的参数即比例系数K_p2和积分系数K_i2，从而提高逆变器系统的动态特性。本发明解决了并网逆变器在弱电网暂态运行时锁相环带宽较小，逆变器控制动态性能不佳的缺点。

主权项

1.一种提高并网逆变器弱电网暂态运行下系统动态响应的控制方法，其特征在于，包括下述两种模式：模式一：稳态工作模式，此状态下将锁相环的控制参数的比例系数K_p和积分系数K_i分别设置为稳态工作模式的参数即比例系数K_p1和积分系数K_i1，从而保证了弱电网情况下，逆变器系统的稳定性；模式二：暂态工作模式，此状态下将锁相环的控制参数的比例系数K_p和积分系数K_i分别设置为暂态工作模式的参数即比例系数K_p2和积分系数K_i2，从而提高逆变器系统的动态特性；所述模式一中的控制策略按照以下步骤执行：(1)设置锁相环的控制参数至稳态工作模式的参数，即比例系数K_p1和积分系数K_i1；利用式(1)计算得比例系数K_p1和积分系数K_i1：其中，PM₁为稳态工作模式下的相位裕度，f_BW1为稳态工作模式下的锁相环带宽；Z₀为逆变器输出阻抗，ω₀为电网电压基波角频率，ω_n为自然振荡角频率，U_m为逆变器并网系统公共耦合点PCC电压幅值，稳态工作模式下取PM₁＝45°，综合动态性能和稳态性能的要求取阻尼系数ζ＝0.707；(2)利用电容电流的电流传感器CS₁检测LCL滤波器的电容电流i_c，利用滤波电感的电流传感器CS₂检测进网电流i_g，利用电网电压的电压传感器VS₁检测并网点电压u_pcc；采集得到它们的反馈信号分别为i_{c_fd}，i_{g_fd}，u_{pcc_fd}，对应的采样系数分别为H_i1，H_i2，H_v；(3)将采集到的并网点电压的反馈信号u_{pcc_fd}经过锁相环PLL锁相得到电网电压相位角θ，利用并网点电压相位角θ与并网电网指令提供的获得并网电网电流的参考信号i_{g_ref}；(4)根据并网电流反馈信号i_{g_fd}和并网电网电流的参考信号i_{g_ref}，利用式(2)计算得误差信号e_m：e_m＝i_{g_fd}‑i_{g_ref}                                        (2)(5)控制器对误差信号进行闭环处理，得到电容电流反馈信号i_{c_fd}的基准信号给定值i_{c_ref}；电容电流反馈信号i_{c_fd}及其基准信号i_{c_ref}相减，得到调制信号v_m；将该调制信号送入PWM调制器中，得到逆变桥各开关管的控制信号，从而使并网电流跟踪基准电流；所述模式二中的控制策略按照以下步骤执行：(1)设置锁相环的控制参数至暂态工作模式的参数，即比例系数K_p2和积分系数K_i2；利用式(3)计算得比例系数K_p2和积分系数K_i2：其中，PM₂为暂态工作模式下的相位裕度，f_BW2为暂态工作模式下的锁相环带宽；Z₀为逆变器输出阻抗，ω₀为电网电压基波角频率，ω_n为自然振荡角频率，U_m为逆变器并网系统公共耦合点PCC电压幅值，暂态工作模式下取PM₂＝30°，综合动态性能和稳态性能的要求取阻尼系数ζ＝0.707；(2)利用电容电流的电流传感器CS₁检测LCL滤波器的电容电流i_c，利用滤波电感的电流传感器CS₂检测进网电流i_g，利用电网电压的电压传感器VS₁检测并网点电压u_pcc；采集得到它们的反馈信号分别为i_{c_fd}，i_{g_fd}，u_{pcc_fd}，对应的采样系数分别为H_i1，H_i2，H_v；(3)将采集到的并网点电压的反馈信号u_{pcc_fd}经过锁相环PLL锁相得到电网电压相位角θ，利用并网点电压相位角θ与并网电网指令提供的获得并网电网电流的参考信号i_{g_ref}；(4)根据并网电流反馈信号i_{g_fd}和并网电网电流的参考信号i_{g_ref}，利用式(4)计算得误差信号e_m：e_m＝i_{g_fd}‑i_{g_ref}                                    (4)(5)控制器对误差信号进行闭环处理，得到电容电流反馈信号i_{c_fd}的基准信号给定值i_{c_ref}；电容电流反馈信号i_{c_fd}及其基准信号i_{c_ref}相减，得到调制信号v_m；将该调制信号送入PWM调制器中，得到逆变桥各开关管的控制信号，从而使并网电流跟踪基准电流；(6)根据误差信号e_m与并网电网电流的参考信号i_{g_ref}，利用式(5)计算其比值δ：(7)判断|δ|是否大于5％，若|δ|<5％，则转入模式一，若|δ|≥5％，则转入模式二。