Lcl與多l(xiāng)c支路相結合的并網(wǎng)逆變器及電流控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)變換器控制技術領域，尤其涉及一種LCL與多LC支路相結合的并 網(wǎng)逆變器及電流控制方法。
【背景技術】
[0002] 常見的LCL-LC并網(wǎng)逆變器，其電路如圖1和圖2所示，通常包括PWM逆變器、用于 并網(wǎng)連接運行的LCL-LC濾波器、用于并網(wǎng)電流測量的電流互感器、用于并網(wǎng)控制的含電流 加權計算和電流誤差計算以及比例積分調(diào)節(jié)的電流控制環(huán)、PWM驅(qū)動電路。
[0003] 所述的PWM逆變器采用四個絕緣柵雙極型晶體管，兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)，例如圖1和 圖2所示的，第一絕緣柵雙極型晶體管Si和第二絕緣柵雙極型晶體管S2組成第一路串聯(lián)電 路，第三絕緣柵雙極型晶體管S3和第四絕緣柵雙極型晶體管S4組成第二路串聯(lián)電路，第一 路串聯(lián)電路和第二路串聯(lián)電路再并聯(lián)，并與直流電源Vd。并聯(lián)，第一絕緣柵雙極型晶體管Si 和第二絕緣柵雙極型晶體管&之間的導線作為PWM逆變器的第一輸出端，第三絕緣柵雙極 型晶體管&和第四絕緣柵雙極型晶體管S42間的導線作為PWM逆變器的第二輸出端，第一 輸出端和第二輸出端形成PWM逆變器輸出電壓IV
[0004] 所述的用于并網(wǎng)連接運行的LCL-LC濾波器包括一路LCL電路和兩路并聯(lián)的LC串 聯(lián)諧振支路，LCL電路包括串聯(lián)的第一電感U和第二電感L2及電容C，每路LC串聯(lián)諧振支 路包括串聯(lián)的濾波電容和濾波電感，第一電感U的第一端連接PWM逆變器的第一輸出端， 第一電感U的第二端連接第二電感L2的第一端，第二電感L2的第二端連接電網(wǎng)，PWM逆變 器的第二輸出端連接電網(wǎng)；串聯(lián)諧振支路第一濾波電感第二濾波電感Z/2的第一端 均連接在第一電感U和第二電感L2之間，串聯(lián)諧振支路第一濾波電容&:和第二濾波電容 c/ 2的第二端均連接電網(wǎng)；電容C正極連接第一電感1^的第二端，負極連接第一濾波電感 1/!和第一濾波電容C,!之間。
[0005] 如圖1所示，用于并網(wǎng)電流測量的電流互感器的采集端連接第一電感1^的第一 端，采集的是PWM逆變器側的電流（網(wǎng)電流測量的電流互感器的采集端連接第一電感1^的 第一端或者第二端采集的電流不受影響），將PWM逆變器側的電流^作為反饋電流&〃發(fā)送 給加法器，加法器將反饋電流.和指令電流進行加法運算，再通過電流控制環(huán)發(fā)送給 PWM驅(qū)動電路，從而控制PWM逆變器的輸出。
[0006] 如圖2所示，用于并網(wǎng)電流測量的電流互感器的采集端連接第二電感1^的第二 端，采集的是電網(wǎng)側的電流，將電網(wǎng)側的電流i2作為反饋電流發(fā)送給加法器，加法器將 反饋電流^^和指令電流進行加法運算，再通過電流控制環(huán)發(fā)送給PWM驅(qū)動電路，從而控 制PWM逆變器的輸出。
[0007] 逆變器在并網(wǎng)運行時為輸出電流控制，以保證輸出電流為嚴格的、具有較高功率 因數(shù)的正弦波，然而傳統(tǒng)的LCL-LC并網(wǎng)逆變器電流控制方法大都以流經(jīng)逆變側電感的電 流（即逆變輸出電流ii)或者流經(jīng)電網(wǎng)側電感的電流（電網(wǎng)電流i2)為反饋電流，再利用PI調(diào)節(jié)等方法對誤差信號進行調(diào)節(jié)來控制并網(wǎng)逆變器的輸出電流。但是由于LCL-LC結構的 濾波器為高階系統(tǒng)，使得濾波器在轉折頻率附近存在很大的增益尖峰，為保證控制系統(tǒng)的 穩(wěn)定，PI調(diào)節(jié)器的增益受到限制，取值較小，從而使系統(tǒng)在低頻段的開環(huán)增益較小，降低了 并網(wǎng)逆變器對輸出電流穩(wěn)態(tài)誤差和諧波干擾的抵抗能力，還容易受電網(wǎng)電壓畸變的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種LCL與多LC支路相結合的并網(wǎng)逆變器及電流控制方法， 在滿足控制穩(wěn)定性的前提下，增強系統(tǒng)對電網(wǎng)畸變和諧波干擾的抵抗能力，限制電網(wǎng)電流 波形失真和諧波含量的LCL-LC并網(wǎng)逆變器電流控制方法。
[0009] 本發(fā)明采用的技術方案為：
[0010] 一種LCL與多LC支路相結合的并網(wǎng)逆變器，包括PWM逆變器、用于并網(wǎng)連接運行 的LCL-LC濾波器、用于并網(wǎng)控制的電流控制環(huán)和PWM驅(qū)動電路，PWM逆變器連接LCL-LC濾 波器，LCL-LC濾波器連接電流控制環(huán)，電流控制環(huán)連接PWM驅(qū)動電路，PWM驅(qū)動電路連接PWM 逆變器；其特征在于：還包括用于監(jiān)測并網(wǎng)電流的兩個電流互感器和用于并網(wǎng)控制的含電 流加權計算和電流誤差計算以及比例積分調(diào)節(jié)的電流控制環(huán)；第一電流互感器的采樣端連 接第一電感的第二端，用于測量PWM逆變器側第一電感的電流，第二電流互感器的采樣端 連接第二電感的第二端，用于測量電網(wǎng)側第二電感的電流；所述的用于并網(wǎng)控制的含電流 加權計算和電流誤差計算以及比例積分調(diào)節(jié)的電流控制環(huán)包括第一放大器和第二放大器、 第一加法器和第二加法器、PI調(diào)節(jié)器和PWM發(fā)生電路；第一加法器、第二加法器、PI調(diào)節(jié)器 和PWM發(fā)生電路依次串聯(lián)，且第一電流互感器和第二電流互感器的輸出端分別通過第一放 大器和第二放大器連接到第一加法器的第一輸入端和第二輸入端，第一加法器的輸出端和 指令電流接入第二加法器的輸入端，PWM發(fā)生電路連接PWM驅(qū)動電路；所述的用于并網(wǎng)控制 的含電流加權計算和電流誤差計算以及比例積分調(diào)節(jié)的電流控制環(huán)用于對第一電流互感 器采集的信號按照權重系數(shù)h放大、第二電流互感器采集的信號按照權重系數(shù)k2放大，且 使得匕與k2的比例值滿足反饋電流相對于逆變器輸出電壓的信號增益降為一階函數(shù)。
[0011] 根據(jù)權利要求1所述的LCL與多LC支路相結合的并網(wǎng)逆變器電流控制方法，其特 征在于：包括以下步驟：
[0012] 步驟A:安裝用于監(jiān)測并網(wǎng)電流的兩個電流互感器；第一電流互感器的采樣端連 接第一電感的第二端，第二電流互感器的采樣端連接第二電感的第二端；第一電流互感器 和第二電流互感器的輸出端分別通過第一放大器和第二放大器連接到第一加法器的第一 輸入端和第二輸入端；
[0013]步驟B:計算PWM逆變器側電流相對于逆變器輸出電壓ui的信號增益，即輸出 濾波器的傳遞函數(shù)W，并判定此傳遞函數(shù)W的階級數(shù)；
[0014]設PWM逆變器側電流h作為初級反饋電流，即h相當于，則PWM逆變器側 電流h相對于逆變器輸出電壓1^的傳遞函數(shù)&為：
[0015]
[0016] 其中，ZfSLCL支路和兩個LC支路并聯(lián)的總阻抗值；u^PWM逆變器輸出電壓；h為流經(jīng)并網(wǎng)逆變器側的電流；Li為并網(wǎng)逆變器側第一電感；L2為電網(wǎng)側第二電感；其中： L=Li+LyLf