一种多台lcl型逆变器谐振耦合的有源阻尼方案的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种适应分布式电源并网计量的多1XL型逆变器谐振禪合的有源阻 巧方案，属微电网分布式光伏发电技术领域。
【背景技术】
[0002] 多分布式电源的孤岛微电网可W采用下垂控制实现逆变器无互联线的并联运行。 微电网连接大电网时，分布式电源并网汇总母线电压由大电网电压提供支撑。各并网逆变 系统采取电流控制方案，实现风电或光伏的最大功率跟踪控。
[0003] 无差拍电流控制是一种基于逆变器滤波电路数学模型的控制方案。该方案仅需获 得实际逆变系统电气参数，无需对交流信号进行坐标变换，易于数字信号处理器实现，在较 低的开关频率下就能实现被控电流信号快速地跟随参考给定信号，能够满足较高控制响应 速度，在小功率并网逆变场合应用较为宽广。
[0004] 传统的电能计量装置采用全波电能计量方式，即采集并网点的上网电流和电压， 通过电压和电流W及采样时间周期的简单的乘法运算得到相应的上网电能。该种计量模式 是考虑电网中谐波电流非常有限的条件下设计出来的。然而，随着近年分布式电源在电网 的穿透率的不断提高，大量的电力电子开关设备带来了丰富的高频谐波电流，传统的全波 电能计量的准确性受到了较大的影响，特别是当并网电流崎变率较为严重的情况下，计量 误差给电力部口或电力用户带来的经济损失是不容忽视的。目前对分布式电源并网计量方 式是采用全波计量模式还是谐波计量模式没有明确的强制要求。在该一背景下，如果能够 通过采用逆变器控制方式来降低分布式电源并网总电流的谐波崎变率，保证传统全波电能 计量装置的可靠性，不妨是一种行之有效的方法，该同时也避免了相应的计量方式技术改 造带来的经济成本问题。
[0005] 为了能够降低逆变器输出电流的谐波崎变率，并网逆变器需要采用输出滤波设 备。并网型输出滤波设备主要有两种方式；1XL型和L型。1XL型滤波器是一种适应于较大 功率等级的分布式电源并网逆变场合的并网滤波器。与L型滤波器相比，1XL型逆变器能 有效抑制电流的高次谐波。在设计相同的抑制谐波效果的前提下，1XL型滤波器的总电感 量要远低于L型滤波器，该有利于降低电感体积，提高功率密度，降低滤波损耗。但1XL型 滤波器在特定谐波频率附近存在一个明显的幅频响应谐振峰值，若逆变器输出电流谐波分 量的频率恰好在该谐振点附近，造成谐波电流的显著放大及逆变器控制的不稳定。
[0006] 为了能够有效抑制1XL滤波器的谐振峰值，常采取无源阻巧和有源阻巧法来降低 谐振点附近的幅频响应幅值。无源阻巧策略主要有；网侧电感串联/并联电阻法、电容支路 串联/并联电阻法。无源阻巧法主要的缺点在于阻巧电阻增加了系统的损耗，尤其是大功 率场合，阻巧电阻发热严重。有源阻巧策略通过修正控制算法来实现阻巧效果。有源阻巧 法主要包括；网侧电感电流反馈法、滤波电容电流反馈法、逆变侧电感电流反馈法、滤波电 容电压反馈法。
[0007] 当微电网中多台1XL型逆变器并网并联运行，多台逆变器的谐振问题相比单台逆 变器时更为复杂。多台IXL型并网逆变器并联运行其谐振幅值和频率受；逆变器并联数量、 其他逆变器输出电流、电网电压的影响。现有的1XL型并网逆变器的谐振抑制方法往往只 针对单台逆变器展开，未设及多台逆变器之间的谐振禪合影响。该就造成现有的谐振抑制 方案在多逆变器并联并网时的控制的有效性降低。
【发明内容】
[000引本发明所要解决的技术问题是，为了解决光伏分布式并网发电技术中多LCL型逆 变器并联并网运行时存在=种谐振禪合问题：自身谐振、并联谐振及串联谐振对逆变器输 出电流质量的影响；同时，提高传统全波电能计量设备的电能计量的可靠性，提出一种多 1XL型逆变器谐振禪合的有源阻巧方案。
[0009] 实现本发明目的的技术方案是；一种适应分布式电源并网计量的多1XL型逆变器 谐振禪合的有源阻巧方案，包括建立由若干个1XL逆变器并联组成的光伏分布式并网发电 系统和一套常规全波电能计量设备。所述逆变器包括直流稳压源、逆变电路、滤波电路、信 号调理电路、A/D转换器、DSP控制器、驱动保护电路，直流稳压源与逆变电路连接，逆变电 路与滤波电路连接，DSP控制器与A/D转换器、驱动保护电路连接，驱动保护电路与逆变电 路的开关管连接，信号调理电路与A/D转换器连接。
[0010] 本发明方案中1XL逆变器的电流及有源阻巧控制环节的控制结构包括：逆变器参 考输出电流计算环节、光伏功率前馈参考电流补偿环节、逆变器输出电流无差拍控制环节、 有源阻巧补偿环节。
[0011] 在每个采样周期的起始点，所述DSP控制器启动A/D转换器，对每台逆变器滤波电 容电压U。、逆变侧滤波电感电流ii、逆变器输入侧直流母线电压Ud。、光伏阵列输出直流电压 IV及光伏阵列输出直流电流iPY分别进行采样，A/D转换器转换后的数据通过并行接口送给 DSP控制器进行处理，输出Boost电路功率管的开关占空比信号，用于光伏板至逆变器的能 量传输的效率控制；1XL逆变器的电流和有源阻巧控制环节的DSP处理环节不仅需要在DSP 的每个采样周期的起始点，对光伏阵列输出直流电压IV、光伏阵列输出直流电流ipY进行采 样及A/D转换，还需要对逆变侧滤波电感电流ii、滤波电容电压U。、逆变器输入侧直流母线 电压Ud。、及公共母线电压IV。进行采样及A/D转换；逆变器的电流和有源阻巧控制环节，确 保逆变器输出电流的较低的谐波崎变率、电流的动态及稳态调节能力、维持单位功率因数。
[0012] 所述逆变器参考输出电流计算环节是为了稳定逆变器输入侧直流母线电压Ud。； 在每个DSP采样周期内，将设定的逆变器输入侧直流母线电压的给定值与采样值Ud。进 行比较，差值通过PI控制环节得到逆变器输出电流控制的幅值指令信号luf，时域表达式 为：
[001引
【主权项】
1. 一种多LCL型逆变器谐振耦合的有源阻尼方案，包括常规全波电能计量设备，其特 征在于，所述方案还包括由若干个LCL逆变器并联组成的光伏分布式并网发电系统；所述 逆变器包括直流稳压源、逆变电路、滤波电路、信号调理电路、A/D转换器、DSP控制器、驱动 保护电路；直流稳压源与逆变电路连接，逆变电路与滤波电路连接，DSP控制器与A/D转换 器、驱动保护电路连接，驱动保护电路与逆变电路的开关管连接，信号调理电路与A/D转换 器连接；常规全波电能计量设备安装在公共母线的并网侧。
2. -种多LCL型逆变器谐振耦合的有源阻尼方案，其特征在于，所述逆变器的电流及 有源阻尼控制环节的控制结构包括：逆变器参考输出电流计算环节、光伏功率前馈参考电 流补偿环节、逆变器输出电流无差拍控制环节、有源阻尼补偿环节； 在每个采样周期的起始点，所述DSP控制器启动A/D转换器，对每台逆变器滤波电容电 压u。、逆变侧滤波电感电流I1、逆变器输入侧直流母线电压ud。、光伏阵列输出直流电压U pv 及光伏阵列输出直流电流ipv分别进行采样，A/D转换器转换后的数据通过并行接口送给 DSP控制器进行处理，输出Boost电路功率管的开关占空比信号，用于光伏板至逆变器的能 量传输的效率控制；LCL逆变器的电流和有源阻尼控制环节的DSP处理环节不仅需要在DSP 的每个采样周期的起始点，对光伏阵列输出直流电压U pv、光伏阵列输出直流电流ipv进行采 样及A/D转换，还需要对逆变侧滤波电感电流I 1、滤波电容电压u。、逆变器输入侧直流母线 电压ud。、及公共母线电压up。。进行采样及A/D转换；逆变器的电流和有源阻尼控制环节，确 保逆变器输出电流的较低的谐波畸变率、电流的动态及稳态调节能力、维持单位功率因数。
3. 根据权利要求2所述的一种多LCL型逆变器谐振耦合的有源阻尼方案，其特征在于， 所述逆变器参考输出电流计算环节是为了稳定逆变器输入侧直流母线电压u d。;在每个DSP 采样周期内，将设定的逆变器输入侧直流母线电压的给定值与采样值ud。进行比较，差值 通过PI控制环节得到逆变器输出电流控制的幅值指令信号I Mf，时域表达式为：
其中，1^为直流母线电压PI控制器的比例系数；k 直流母线电压PI控制器的积分 系数；s为拉普拉斯算子。
4. 根据权利要求2所述的一种多LCL型逆变器谐振耦合的有源阻尼方案，其特征在于， 所述光伏功率前馈参考电流补偿环节是为了减轻直流侧PI调节器的负担，加快系统响应 速度；在逆变器输出参考电流计算环节的控制前向通道上引入光伏功率前馈电流I pf，时域
其中，Upcxj?为电网电压的有效值；Upv为光伏阵列输出直流电压；i pv为光伏阵列输出直 流电流。
5. 根据权利要求2所述的一种多LCL型逆变器谐振耦合的有源阻尼方案，其特征在于， 所述逆变器输出参考电流计算环节得到的逆变器输出电流控制的幅值指令信号I Mf与光伏 功率前馈参考电流补偿环节得到的光伏功率前馈电流Ipf在每个DSP采用周期内进行一次 求和，得到逆变器输出电流的参考给定幅值信号；该幅值信号乘以由数字锁相环节PLL得 到的电网电压的同步信号sin (? t)，得到逆变器输出电流的参考给定信号iMf，时域表达式 为： iref= (1ref+Ipf)sin(wt)。
6. 根据权利要求2所述的一种多LCL型逆变器谐振耦合的有源阻尼方案，其特征在于， 所述逆变器输出电流无差拍控制环节中添加有源阻尼补偿电流分量用于对并联并 网LCL逆变器输出电流的谐振解耦控制；带有源阻尼补偿电流分量的电流无差拍控制环节 得到逆变器的SjP S 4功率管的占空比，时域表达示为：
其中，Ts为信号的采样周期，K为调制系数。
7. 根据权利要求6所述的一种多LCL型逆变器谐振耦合的有源阻尼方案，其特征在于， 所述有源阻尼补偿电流的获取方式为：将DSP捕获的u。通过谐振滤波后，得到电容 电压的基频分量11。^将u。,与u。求差，得到电容电压的非基频分量u。,;将u除以给定的 虚拟谐波电阻Rv得到i Mf__p获取的时域表达式为：
【专利摘要】一种多LCL型逆变器谐振耦合的有源阻尼方案，包括若干个光伏LCL型逆变器并联组成的分布式并网发电系统和全波电能计量设备。本发明LCL逆变器的电流及有源阻尼控制环节的控制结构包括：逆变器参考输出电流计算环节、光伏功率前馈参考电流补偿环节、逆变器输出电流无差拍控制环节、有源阻尼补偿环节。本发明的控制方法能降低并网总电流的谐波畸变率，有效提高全波电能计量设备计量数据可靠性；有效降低单台逆变滤波环节的自身谐振点对逆变器输出电流的特定次谐波放大干扰；有效降低多台逆变器滤波环节之间的并联谐振耦合，确保各台逆变器输出电流的独立性；有效降低电网谐波电压对逆变器输出电流的干扰。本发明能够保障逆变并联系统的安全及稳定运行。
【IPC分类】H02M1-12, H02J3-01, H02J3-38
【公开号】CN104821706
【申请号】CN201510035999
【发明人】张春强, 罗安, 陈智勇, 李鸣慎, 龙际根
【申请人】国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院, 湖南大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年1月23日