一種基于lcl濾波的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)諧波影響抑制方法
【專利摘要】一種基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)諧波影響抑制方法，屬于并網(wǎng)逆變器抑制電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的方法。本發(fā)明方法修正并網(wǎng)逆變器輸出導(dǎo)納，包括兩部分：1.在并網(wǎng)逆變器電流控制環(huán)路中引入指定諧波頻率處電網(wǎng)電壓帶通前饋，通過對(duì)該頻率處的輸出導(dǎo)納修正，建立帶通濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)原則；2.在鎖相環(huán)控制環(huán)路中同樣引入帶通濾波器，校正由鎖相環(huán)引入的附加導(dǎo)納項(xiàng)，進(jìn)而最大限度地降低指定頻率處的并網(wǎng)逆變器輸出導(dǎo)納幅值，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)諧波的衰減。本發(fā)明彌補(bǔ)了電網(wǎng)電壓?jiǎn)挝磺梆伌嬖谘a(bǔ)償誤差以及電網(wǎng)電壓全反饋引入微分項(xiàng)難以執(zhí)行的不足，又避免了在電流控制器中附加諧波補(bǔ)償器降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，具有較強(qiáng)的電網(wǎng)諧波抑制能力以及高可靠性。
【專利說明】—種基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)諧波影響抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種并網(wǎng)逆變器抑制電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的方法，特別是一種基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)諧波影響抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著能源需求的不斷增加和環(huán)境問題的日益惡化，基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)，如風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、燃料電池等越來越受到關(guān)注。并網(wǎng)逆變器作為可再生能源和電網(wǎng)之間的接口單元，在確保高質(zhì)量的電能注入電網(wǎng)中扮演著重要的角色。
[0003]電網(wǎng)背景諧波會(huì)給并網(wǎng)逆變器輸出電流引入相同頻次的電流諧波，嚴(yán)重影響并網(wǎng)逆變器的輸出電能質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用中，由于分布式發(fā)電系統(tǒng)接入的配電網(wǎng)通常會(huì)因?yàn)榕R近非線性負(fù)載而含有大量低次諧波，這些背景諧波將使并網(wǎng)逆變器的輸出電流發(fā)生畸變。IEEE929-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定并網(wǎng)逆變器輸出電流總諧波畸變率限制在5%以內(nèi)，其中3次到9次奇次諧波限制在4%以內(nèi)，11次到15次奇次諧波限制在2%以內(nèi)。
[0004]為了抑制電網(wǎng)諧波對(duì)并網(wǎng)逆變器輸出電流的影響，一種解決方案是增大電流環(huán)的帶寬，使得在電網(wǎng)諧波頻率處電流環(huán)具有足夠高的增益，降低輸出諧波電流的跟蹤誤差，然而，對(duì)于特定頻率的電網(wǎng)諧波來說是沒有必要的，而且電流環(huán)的帶寬過大將會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前采用較多的是在比例諧振或者比例積分控制器基礎(chǔ)上附加諧波補(bǔ)償器來消除基波分量穩(wěn)態(tài)誤差以及補(bǔ)償指定頻率的電網(wǎng)諧波。但這些方案仍然要求電流環(huán)的帶寬足夠高，以覆蓋需要補(bǔ)償?shù)碾娋W(wǎng)諧波頻率，滿足奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。
[0005]另一個(gè)解決方案是在控制環(huán)節(jié)中引入電網(wǎng)電壓前饋來抑制電網(wǎng)諧波引起的輸出電流畸變。對(duì)于L濾波并網(wǎng)逆變器而言，電網(wǎng)電壓比例前饋可以很大程度地消除電網(wǎng)電壓的擾動(dòng)，但對(duì)于LCL濾波器來說，由于其在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下具有高階、強(qiáng)耦合特性，很難實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的解耦。有文獻(xiàn)提出了電網(wǎng)電壓全反饋策略，該方法可以完全消除電網(wǎng)電壓的擾動(dòng)，但是這種方法引入的前饋函數(shù)中存在多個(gè)微分量，且對(duì)濾波器的參數(shù)過于敏感，在實(shí)際應(yīng)用中難以執(zhí)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)諧波影響抑制方法。該方法能夠消除電網(wǎng)諧波抑制與輸出電流控制之間的耦合，不需要增大電流環(huán)的帶寬，且前饋函數(shù)為帶通濾波器，對(duì)LCL濾波器的參數(shù)變化魯棒性好，容易實(shí)現(xiàn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:該電網(wǎng)諧波影響抑制方法包括兩部分:在電流控制環(huán)路中引入指定次電網(wǎng)諧波帶通前饋補(bǔ)償；在電網(wǎng)電壓鎖相控制環(huán)路中引入帶通濾波器進(jìn)行鎖相環(huán)校正；具體實(shí)現(xiàn)步驟為:
[0008]步驟1:針對(duì)電網(wǎng)中的3、5、7、9等奇次諧波，將檢測(cè)的電網(wǎng)電壓在進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換后，分別通過中心頻率為需要補(bǔ)償?shù)碾娋W(wǎng)諧波頻率的帶通濾波器，注意電網(wǎng)電壓經(jīng)過坐標(biāo)變換后，電網(wǎng)諧波角頻率為(h±l) O1，其中正序諧波為(h-1) O1，負(fù)序諧波為(h+Ι) ω17并分別前饋至電流控制通道中，這里h為諧波次數(shù)，W1為電網(wǎng)基波角頻率；其中帶通濾波器為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)諧波影響抑制方法，其特征是:該電網(wǎng)諧波影響抑制方法包括兩部分:在電流控制環(huán)路中引入指定次電網(wǎng)諧波帶通前饋補(bǔ)償；在電網(wǎng)電壓鎖相控制環(huán)路中引入帶通濾波器進(jìn)行鎖相環(huán)校正；具體實(shí)現(xiàn)步驟為: 步驟1:針對(duì)電網(wǎng)中的3、5、7、9等奇次諧波，將檢測(cè)的電網(wǎng)電壓在進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換后，分別通過中心頻率為需要補(bǔ)償?shù)碾娋W(wǎng)諧波頻率的帶通濾波器，注意電網(wǎng)電壓經(jīng)過坐標(biāo)變換后，電網(wǎng)諧波角頻率為(h±l) O1，其中正序諧波為(h-1) O1，負(fù)序諧波為(h+1) Co1，并分別前饋至電流控制通道中，這里h為諧波次數(shù)，W1為電網(wǎng)基波角頻率；其中帶通濾波器為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)諧波影響抑制方法，其特征在于:所述并網(wǎng)逆變器主電路結(jié)構(gòu)為三相電壓源型變換器，在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)諧波影響抑制方法，其特征在于:所述鎖相環(huán)為單同步坐標(biāo)系軟件鎖相環(huán)。
【文檔編號(hào)】H02M1/12GK104022631SQ201410226495
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】李小強(qiáng), 耿乙文, 伍小杰, 張雪, 吳瓊, 于月森, 張翀, 王凱, 段然, 胡驄, 鮑宇, 李珊珊, 李舟生, 鄭飛, 李菲菲 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)