專利名稱：光伏并網(wǎng)用逆變器中l(wèi)cl濾波器混合阻尼參數(shù)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減小控制非理想因素影響以及增強(qiáng)阻尼適應(yīng)性的光伏并網(wǎng)用LCL 濾波器阻尼方法，屬于新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著化石能源逐步枯竭，可再生能源發(fā)電成為世界重視的問題。光伏發(fā)電作為正在興起的重要新能源，格外受到關(guān)注。太陽能是一種清潔、取之不盡的可再生能源，我國太陽能輻射資源豐富，可開發(fā)量巨大。全球近十年來光伏發(fā)電的裝機(jī)容量呈現(xiàn)指數(shù)增長的趨勢(shì)，并且90%為并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。因此，發(fā)展并改進(jìn)光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)，高效利用太陽能，更多地向電網(wǎng)注入高電能質(zhì)量的清潔能源，對(duì)于人類的可持續(xù)性發(fā)展、資源的節(jié)約、環(huán)境的保護(hù)和改善非常有利。要向電網(wǎng)注入太陽能，就必須使得電能滿足符合電網(wǎng)規(guī)定的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，即并網(wǎng)電流諧波含量必須低于某一限值。對(duì)于光伏逆變器，其器件的開關(guān)動(dòng)作不可避免地將產(chǎn)生諧波，并網(wǎng)電流必須經(jīng)過濾波裝置才能符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于小容量光伏逆變器，單電感濾波即可實(shí)現(xiàn)濾波功能。而大容量系統(tǒng)電感量過大使得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能變差，濾波器上的損耗過大。1995年，M. Lindgren等人提出了用LCL濾波器代替單L濾波器，來解決大容量變化裝置濾波電感大，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能變差的問題。LCL濾波不僅有效地減小了總的濾波電感值，而且對(duì)于高頻諧波的衰減能力進(jìn)一步加強(qiáng)。然而LCL濾波器的固有特性決定了其對(duì)于某一特定頻率的諧波阻抗為零，這將引起諧振問題并將該次諧波放大，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。目前解決這一問題的方法主要有被動(dòng)阻尼法，即在LCL濾波器的電容上串聯(lián)阻尼電阻對(duì)諧振起到衰減作用；主動(dòng)阻尼法，即通過控制算法的改進(jìn)來消除諧振，主要包括多環(huán)多反饋量控制法和零極點(diǎn)配置法。前者主要是通過增加新的發(fā)饋量如濾波電容電流、率從電感電壓、 濾波電容電壓等進(jìn)行諧振點(diǎn)的抑制，后者在電流控制環(huán)中通過零極點(diǎn)配置對(duì)諧振的極點(diǎn)進(jìn)行消除。目前被動(dòng)阻尼和多環(huán)多反饋量控制的主動(dòng)阻尼都有了成熟的產(chǎn)品問世。無論是主動(dòng)阻尼還是被動(dòng)阻尼，都會(huì)受一些因素的影響。被動(dòng)阻尼較為簡(jiǎn)單，不受控制器非理想因素如延遲等的影響，但是弱電網(wǎng)接入時(shí)電網(wǎng)電感會(huì)削弱阻尼效果；由于諧振的最主要特點(diǎn)是電容電流的急劇增加，所以以電容電流為附加反饋量的虛擬電阻法在主動(dòng)阻尼中最為常見。無論是多環(huán)多反饋量控制，還是零極點(diǎn)配置法，都嚴(yán)格受到控制參數(shù)特別是延遲的影響。零極點(diǎn)配置法雖然省略了傳感器，但是參數(shù)適應(yīng)性較差。所以，主動(dòng)阻尼和被動(dòng)阻尼有著互補(bǔ)的一些特性，將兩種方法結(jié)合起來形成協(xié)同阻尼控制系統(tǒng)，可以同時(shí)滿足電網(wǎng)適應(yīng)性，同時(shí)將控制延遲和參數(shù)變化的影響降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)常規(guī)的光伏并網(wǎng)LCL濾波器阻尼控制難以同時(shí)兼顧電網(wǎng)參數(shù)適應(yīng)性、 阻尼電阻損耗、控制非理想因素影響的問題而提出的一種應(yīng)用在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)LCL濾波器阻尼設(shè)計(jì)方法。通過主動(dòng)阻尼和被動(dòng)阻尼部分的協(xié)同工作，一方面較小阻尼電阻從而降低阻尼損耗，另一方面使得阻尼系統(tǒng)無論對(duì)于電網(wǎng)電感的變化還是控制器的參數(shù)非理想因素都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。目前已有的國內(nèi)產(chǎn)品大多采用被動(dòng)阻尼，阻尼電阻設(shè)計(jì)過大則損耗較大降低了發(fā)電效率；阻尼電阻偏小則在弱電網(wǎng)接入時(shí)會(huì)因電網(wǎng)電感較大而導(dǎo)致阻尼效果被削弱。而采用主動(dòng)阻尼的產(chǎn)品較為少見，部分運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)仍出現(xiàn)了局部諧振出現(xiàn)高次諧波的問題，而國外公司采用主動(dòng)阻尼較為普遍。目前光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的LCL濾波裝置阻尼控制都是單一的形式，存在著魯棒性等方面的一些缺陷。本發(fā)明針對(duì)LCL濾波的光伏并網(wǎng)裝置的具體情況，采用主動(dòng)阻尼與被動(dòng)阻尼相結(jié)合的方法，減小了阻尼損耗，增強(qiáng)了魯棒性和參數(shù)適應(yīng)性。本發(fā)明的特征在于步驟⑴初始化LCL濾波器的參數(shù)L1為LCL濾波器的逆變側(cè)電感值；L2為LCl濾波器的點(diǎn)網(wǎng)側(cè)電感值；Cf為LCL濾波器的濾波電容值；接入點(diǎn)的電網(wǎng)電感Lg的變化取值范圍小于1. 6mH ；步驟⑵初始化總阻尼系數(shù)ζ，主動(dòng)阻尼系數(shù)Cad以及被動(dòng)阻尼系數(shù)ζΡΙ)，其中
權(quán)利要求
1.光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中LCL濾波器混合阻尼參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，是在計(jì)算機(jī)中依次按以下步驟進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)的步驟⑴初始化LCL濾波器的參數(shù)L1為LCL濾波器的逆變側(cè)電感值；L2為LCl濾波器的點(diǎn)網(wǎng)側(cè)電感值；Cf為LCL濾波器的濾波電容值；接入點(diǎn)的電網(wǎng)電感Lg的變化取值范圍小于1. 6mH ；步驟O)初始化總阻尼系數(shù)ζ，主動(dòng)阻尼系數(shù)^ad以及被動(dòng)阻尼系數(shù)ζΡΙ)，其中ζ=I +1 .s AD s PD ·ζ = 0. 1，ζ AD = 0.05，ζ PD = 0. 05 ；按照下式計(jì)算主動(dòng)阻尼的電容電流反饋系數(shù)k和被動(dòng)阻尼電阻阻值&
全文摘要
光伏并網(wǎng)逆變器中LCL濾波器混合阻尼參數(shù)設(shè)計(jì)方法，屬于新能源和分布式并網(wǎng)發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于采用了主動(dòng)阻尼和被動(dòng)阻尼協(xié)同工作的方法對(duì)LCL濾波器的諧振進(jìn)行抑制。主動(dòng)阻尼部分采用濾波器電容電流反饋的控制方法，被動(dòng)阻尼部分采用濾波電容串聯(lián)阻尼電阻的方法。對(duì)于一個(gè)LCL濾波器，在保證足夠的阻尼系數(shù)的情況下，計(jì)算被動(dòng)阻尼所需的阻尼電阻大小，以及主動(dòng)阻尼的反饋系數(shù)，并對(duì)設(shè)計(jì)的協(xié)同控制阻尼方案進(jìn)行校驗(yàn)，阻尼電阻的損耗盡可能小，系統(tǒng)控制延遲不對(duì)阻尼運(yùn)行產(chǎn)生影響，且阻尼對(duì)于強(qiáng)電網(wǎng)接入和偏遠(yuǎn)地區(qū)弱電網(wǎng)接入均具有適應(yīng)性。它適用于采用LCL濾波的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，以及燃料電池、風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102263417SQ201110170549
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者袁立強(qiáng), 賀凡波, 趙爭(zhēng)鳴, 雷一, 魯思兆, 魯挺 申請(qǐng)人:清華大學(xué)