基于网侧电流估算的LCL型光伏并网逆变器控制方法

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1、第33卷第9期可再生能源Vol.33No.92015年9月RenewableEnergyResourcesSept.2015基于网侧电流估算的LCL型光伏并网逆变器控制方法11211尹泉，郭虎，王庆义，罗慧，卢荣辉（1.华中科技大学自动化学院多谱信息处理技术国家级重点实验室，湖北武汉430074；2.中国地质大学（武汉）自动化学院，湖北武汉430074）摘要：在LCL型并网逆变器中，逆变器侧的电流传感器具有安装简易、开关模块保护动作灵敏等优点。通过比较LCL型并网逆变器采用网侧电流反馈和采用逆变器侧电流反馈的控制结构得

2、出，采用网侧电流反馈具有更好的谐波抑制能力。在此基础上，文章提出了一种采用逆变器侧电流来估算网侧电流的方法，并将估算结果代替网侧电流的检测值，最后将网侧电流估算反馈控制与逆变器侧电流反馈控制的性能做对比。搭建了LCL型逆变器仿真模型和物理实验平台，仿真结果和实验结果验证了该网侧电流估算方法的正确性。关键词：并网逆变器；LCL型滤波器；网侧电流估算中图分类号：TM46文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）09-1312-05DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.09.00

3、60引言过仿真和实验对本文所提出的网侧电流估算方法目前基于PWM调制的电压型并网逆变器在进行了验证。[1]分布式发电系统中得到了广泛应用。为了抑制1系统工作原理并网逆变器注入电网中的高频谐波电流，国内外滤波电容支路串联阻尼电阻的三相LCL型许多学者将LCL型滤波器代替传统的单电感滤并网逆变器的拓扑结构如图1所示。波器应用到并网逆变器中，LCL型滤波器利用较[2]小的电感值就可以达到显著的滤波效果。LCL型滤波器是一个三阶系统，且存在一个T1T3T5LiLgigeuia固有谐振频率点，容易引起系统发生谐振[3]，常用LL

4、gebudcCdc无源阻尼[4]和有源阻尼[5]，[6]的控制方法增强系统稳ecLLgT2T4T6定性。有源阻尼控制通常需要额外引入反馈变量，CCC构成多环控制结构，这将使得系统的控制策略变得复杂，而无源阻尼控制的控制策略较为简单，但会增加系统的损耗。图1基于LCL滤波的三相逆变器拓扑结构LCL型并网逆变器电流内环反馈可以选择网Fig.1Topologyofthree-phaseinverterwithLCLfilter[7][8]侧电流反馈或逆变器侧电流反馈。逆变器侧电由图1可得，逆变器侧输出电压ui与网侧电流反馈控

5、制是间接控制，网侧电流反馈是直接控流ig之间的传递函数关系为制，后者可以更好的抑制网侧电流谐波。在工程应igCRs+1=32（1）用当中，在逆变器侧安装电流传感器具有安装简uiLgCLs+C（Lg+L）Rs+（Lg+L）s易、开关模块保护动作灵敏等优点。本文采用无源由式（1）可以得到，阻尼电阻R从零开始逐阻尼控制，提出了一种网侧电流的估算方法，然后渐增大时的系统波特图。将估算出的网侧电流作为反馈来参与逆变器控从图2中可以看出，随着阻尼电阻的增大，系制，并与逆变器侧电流反馈控制做了比较。最后通统的谐振峰将减小，这将有助于

6、增加系统的稳定收稿日期：2015-03-27。基金项目：国家自然科学基金项目（61374049）。作者简介：尹泉（1968-），男，博士，研究方向为电力电子应用以及伺服控制技术。E-mail：guohu_email@163.com·1312·尹泉，等基于网侧电流估算的LCL型光伏并网逆变器控制方法性。在控制系统设计中既可以采用网侧电流反馈Q2（s）*P2（s）ig（s）=i（s）-ug（s）（3）又可以采用逆变器侧电流反馈，下面将分别分析D2（s）D2（s）432这两种电流反馈模式下的系统控制结构和特性。D2（s）=L

7、LgCs+（L+Lg）Cs+（L+Lg+KpKpwmRC）s+150Kpwm（Kp+KiRC）s+KiKpwm100Q（s）=K[KRCs2+（K+KRC）s+K]2pwmppii/dB50322P2（s）=LCs+RCs+s0幅值*-50由式（2），（3）可知，在不考虑给定电流i（s）-100影响的情况下，网侧电流ig（s）受到电网电压ug（s）-90-135中背景谐波的影响。为了比较两种电流反馈控制/°R=2Ω无阻尼-180方式下电网电压中背景谐波对网侧电流影响的大相位R=0.5Ω-225小，则有：-2701021

8、03104P1（s）P2（s）P1（s）D2（s）-P2（s）D1（s）频率/Hz-=（4）D1（s）D2（s）D1（s）D2（s）图2阻尼电阻变化时系统波特图Fig.2Bodeplotwithdampingresistancechanging令D3（s）=P1（s）D2（s）-P2（s）D1（s），且有22625D3（s）=LC