專利名稱：無需諧振阻尼的lcl型并網(wǎng)逆變器及其一體化設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及并網(wǎng)逆變器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器及其一體化設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的具有并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行功能的逆變電源，逆變器在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)為輸出電流控制，以保證電流為嚴(yán)格的正弦波并具有較高的發(fā)電功率因數(shù)。傳統(tǒng)逆變器設(shè)計(jì)方法通常獨(dú)立設(shè)計(jì)濾波器和控制器，由于濾波器在設(shè)計(jì)過程中未充分考慮其諧振峰對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)，從而需要采用無源阻尼或有源阻尼技術(shù)以保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定，前者將降低濾波效率，并引入功率損耗；后者增加了控制復(fù)雜性或成本，且控制性能(指令跟蹤，電網(wǎng)擾動抑制和對電網(wǎng)內(nèi)阻變化魯棒性等方面)顯著弱于L型并網(wǎng)逆變器。

發(fā)明內(nèi)容
基于存在的以上問題，本發(fā)明提供一種無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器及其一體化設(shè)計(jì)方法，有效地綜合了 L型并網(wǎng)逆變器的控制性能和LCL濾波器對高頻電流紋波的衰減性能，設(shè)計(jì)流程簡單，成本低，易于工程推廣。本發(fā)明的主要解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一方面，本發(fā)明提供一種無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器，其包括逆變器、用于逆變器并網(wǎng)連接運(yùn)行的LCL濾波器、用于并網(wǎng)電流檢測的電流傳感器、用于并網(wǎng)電壓檢測的電壓傳感器、用于逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的電流控制環(huán)和開關(guān)驅(qū)動電路，所述逆變器與所述LCL濾波器、所述開關(guān)驅(qū)動電路直接相連，所述電流控制環(huán)產(chǎn)生逆變開關(guān)運(yùn)行所需的調(diào)制信號后提供給所述開關(guān)驅(qū)動電路。優(yōu)選地，所述逆變器是基于高頻開關(guān)的脈沖寬度調(diào)制控制的單相或三相逆變器。另一方面，本發(fā)明還提供一種無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的一體化設(shè)計(jì)方法，所述無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器包括逆變器、用于逆變器并網(wǎng)連接運(yùn)行的LCL濾波器、用于并網(wǎng)電流檢測的電流傳感器、用于并網(wǎng)電壓檢測的電壓傳感器、用于逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的電流控制環(huán)和開關(guān)驅(qū)動電路，所述逆變器與所述LCL濾波器、所述開關(guān)驅(qū)動電路直接相連，所述電流控制環(huán)產(chǎn)生逆變開關(guān)運(yùn)行所需的調(diào)制信號后提供給所述開關(guān)驅(qū)動電路，所述無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的一體化設(shè)計(jì)方法包括步驟a.選擇合適的應(yīng)用于L型并網(wǎng)逆變器的電流PI控制器，同時(shí)在PI控制器的輸出端引入電網(wǎng)電壓單位比例前饋；b.根據(jù)步驟a的電流PI控制器界定合適的LCL濾波器諧振頻率范圍，使得控制系統(tǒng)達(dá)到期望的穩(wěn)定裕度；c.在步驟b所界定的LCL濾波器諧振頻率的范圍內(nèi)選擇合適的諧振頻率，再選擇合適的并網(wǎng)電流在載波帶及旁帶的最顯著的諧波含量的目標(biāo)值和電感分裂系數(shù)，最終得到LCL濾波器的各無功元件參數(shù)。優(yōu)選地，所述逆變器是基于高頻開關(guān)的脈沖寬度調(diào)制控制的單相或三相逆變器。本發(fā)明有效地綜合了 L型并網(wǎng)逆變器的控制性能和LCL濾波器對高頻電流紋波的衰減性能，設(shè)計(jì)流程簡單，成本低，易于工程推廣。


圖I是本發(fā)明具體實(shí)施例的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的電路結(jié)構(gòu)及其控制結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng) 圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器對電網(wǎng)背景諧波的抑制能力 圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)內(nèi)阻變化情況下的開環(huán)頻率響應(yīng)圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明，使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。下面結(jié)合圖I至圖4對本發(fā)明的具體實(shí)施例的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器及其一體化設(shè)計(jì)方法的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。圖I是本發(fā)明具體實(shí)施例的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的電路結(jié)構(gòu)及其控制結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)圖，圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器對電網(wǎng)背景諧波的抑制能力圖，圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)內(nèi)阻變化情況下的開環(huán)頻率響應(yīng)圖。本發(fā)明實(shí)施例的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器，其包括逆變器I、用于逆變器并網(wǎng)連接運(yùn)行的LCL濾波器2、用于并網(wǎng)電流檢測的電流傳感器3、用于并網(wǎng)電壓檢測的電壓傳感器4、用于逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的電流控制環(huán)5和開關(guān)驅(qū)動電路6，逆變器I與LCL濾波器2、開關(guān)驅(qū)動電路6直接相連，電流控制環(huán)5產(chǎn)生逆變開關(guān)運(yùn)行所需的調(diào)制信號后提供給開關(guān)驅(qū)動電路6。本發(fā)明具體實(shí)施例中，逆變器I是基于高頻開關(guān)的脈沖寬度調(diào)制控制的單相或三相逆變器。另一方面，本發(fā)明還提供一種如上所述的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的一體化設(shè)計(jì)方法，該無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的一體化設(shè)計(jì)方法包括步驟a.選擇合適的應(yīng)用于L型并網(wǎng)逆變器的電流PI控制器(Proportional Integral Controller),同時(shí)在PI控制器的輸出端引入電網(wǎng)電壓單位比例前饋；b.根據(jù)步驟a的電流PI控制器界定合適的LCL濾波器諧振頻率范圍，使得控制系統(tǒng)達(dá)到期望的穩(wěn)定裕度；c.在步驟b所界定的LCL濾波器諧振頻率的范圍內(nèi)選擇合適的諧振頻率，再選擇合適的并網(wǎng)電流在載波帶及旁帶的最顯著的諧波含量的目標(biāo)值和電感分裂系數(shù)，最終得到LCL濾波器的各無功元件參數(shù)。具體地，本發(fā)明具體實(shí)施例的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的一體化設(shè)計(jì)方法步驟詳細(xì)介紹如下
(I)選擇合適的規(guī)則整定應(yīng)用于單電感型并網(wǎng)逆變器的電流PI控制器，其表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器，其特征在于，包括逆變器、用于逆變器并網(wǎng)連接運(yùn)行的LCL濾波器、用于并網(wǎng)電流檢測的電流傳感器、用于并網(wǎng)電壓檢測的電壓傳感器、用于逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的電流控制環(huán)和開關(guān)驅(qū)動電路，所述逆變器與所述LCL濾波器、所述開關(guān)驅(qū)動電路直接相連，所述電流控制環(huán)產(chǎn)生逆變開關(guān)運(yùn)行所需的調(diào)制信號后提供給所述開關(guān)驅(qū)動電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述逆變器是基于高頻開關(guān)的脈沖寬度調(diào)制控制的單相或三相逆變器。
3.一種無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的一體化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器包括逆變器、用于逆變器并網(wǎng)連接運(yùn)行的LCL濾波器、用于并網(wǎng)電流檢測的電流傳感器、用于并網(wǎng)電壓檢測的電壓傳感器、用于逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的電流控制環(huán)和開關(guān)驅(qū)動電路，所述逆變器與所述LCL濾波器、所述開關(guān)驅(qū)動電路直接相連，所述電流控制環(huán)產(chǎn)生逆變開關(guān)運(yùn)行所需的調(diào)制信號后提供給所述開關(guān)驅(qū)動電路，所述無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的一體化設(shè)計(jì)方法包括步驟 a.選擇合適的應(yīng)用于L型并網(wǎng)逆變器的電流PI控制器，同時(shí)在PI控制器的輸出端引入電網(wǎng)電壓單位比例前饋； b.根據(jù)步驟a的電流PI控制器界定合適的LCL濾波器諧振頻率范圍，使得控制系統(tǒng)達(dá)到期望的穩(wěn)定裕度； c.在步驟b所界定的LCL濾波器諧振頻率的范圍內(nèi)選擇合適的諧振頻率，再選擇合適的并網(wǎng)電流在載波帶及旁帶的最顯著的諧波含量的目標(biāo)值和電感分裂系數(shù)，最終得到LCL濾波器的各無功元件參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的一體化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述逆變器是基于高頻開關(guān)的脈沖寬度調(diào)制控制的單相或三相逆變器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器，其包括逆變器、用于逆變器并網(wǎng)連接運(yùn)行的LCL濾波器、用于并網(wǎng)電流檢測的電流傳感器、用于并網(wǎng)電壓檢測的電壓傳感器、用于逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的電流控制環(huán)和開關(guān)驅(qū)動電路，所述逆變器與所述LCL濾波器、所述開關(guān)驅(qū)動電路直接相連，所述電流控制環(huán)產(chǎn)生逆變開關(guān)運(yùn)行所需的調(diào)制信號后提供給所述開關(guān)驅(qū)動電路。本發(fā)明還提供一種無需諧振阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器的一體化設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明有效地綜合了L型并網(wǎng)逆變器的控制性能和LCL濾波器對高頻電流紋波的衰減性能，設(shè)計(jì)流程簡單，成本低，易于工程推廣。
文檔編號H02J3/38GK102761138SQ20121026733
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者薛明雨 申請人:慈溪市宇時(shí)通信電力設(shè)備有限公司