LCL型并网逆变器的改进数字单环控制技术

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1、LCL型并网逆变器的改进数字单环控制技术万晓凤丁小华聂晓艺刘志宇胡海林余运俊南昌大学信息工程学院摘要：建立逆变侧电流单环反馈控制LCL型并网逆变器数学模型，研究数字控制延时对系统稳定性的影响，得出系统稳定控制下的约束延时区间•为减小数字控制延时，通过前移脉宽调制比较寄存器装载时刻的方法，在未提高采样频率的情况下将釆样延时减小为釆样周期的1/2,使系统达到临界稳定状态;对比分析结果表明，采用参数优化的方法对传统相位补偿算法进行改进，在提高系统相位裕度的同时能降低系统高频增益，提高系统稳定性•仿真和实验结果验证了改进方法的有效性.关键词:分布式电力技术;LCL型并网逆变器;单环控制；数字控制延

2、时;脉宽调制;超前补偿器；作者简介：万晓凤(1964—)，女，南昌大学教授、博士生导师.研究方向:分布式发电与微电网、储能及其应用研究.E-mail:xfwan_jx@163.com收稿日期：2017-01-10基金：国家国际科技合作专项资助项目(2014DFG72240)Animproveddigitalsingle-loopcontrolschemeforgrid-connectedinverterswithLCLfilterWanXiaofengDingXiaohuaNieXiaoyiLiuZhiyuHuHa订inYuYunjunInforma/tionEngineeHngSchoo

3、LNanchangUniversity;Abstract：WeestablishamathematicalmodelofLCL-typegrid-connectedinverterwithsingle-loopcontroloftheinverter-sidecurrentandobtaintheconstraintdelayintervalofstablesystembyanalyzingtherelationshipbetweenthedigitaicontroldelayandsystemstabi1ity.Inordertoreducethedigitalcontroldelay,

4、wedecreasethesamplingdelayfromonesamplingperiodto1/2samplingperiodandmakethesystemreachthecriticalstablestatewithoutincreasingthesamplingfrequencybymovingforwardtheregisterloadingtimeofthepulsewidthmodulation.Itisfoundthatcomparedwiththetraditionalcompensationalgorithmbasedonlead-legcompensator，th

5、eadoptionofparameteroptimizationmethodinthispapercannotonlyimprovephasemargin,butalsoreducethehighfrequencygainofthesystem,thusincreasingstabilityofthesystem.Theexperimentalresultsdemonstratethefeasibilityoftheproposedcontrolstrategy.Keyword：distributedpowertechnology;LCL-typegrid-connectedinverte

6、r;single-loopcontrol;digitalcontroldelay;pulsewidthmodulation;leadTegcompensator;Received：2017-0ITO为解决LCL滤波器欠阻尼问题，常采用无功率损耗的有源阻尼法(activedamping,AD)山.基于附加变量反馈的AD方案在模拟系统中达到了理想的控制效果［2-3］,却在数字系统中受控制延时的影响可能失效，故仍需附加额外的延时补偿算法［4-6］.为优化性能及降低成木，电流单环控制的延时补偿算法成为近年研究热点•邹常跃等［7-9］指出,受控制延吋影响，逆变侧电流单环控制下系统相角裕度(phase

7、margin,PM)可能不足甚至为负,且延时在谐振频率f®处的相位滞后值与延时大小及谐振频率与控制频率之比仏/仁呈正比也・以延时为1.5倍控制周期R为例，当fg/f；处于(1/6,1/2］时，相位滞后导致系统在f心处的PM值为负值，此时系统恒不稳定•邹常跃等口1通过优化代码执行及更改采样点角度的方式控制延吋大小，但其所控制的延吋区间有限，口忽略了较大延时对屮低频率段相位造成的影响.张兴等［8-9］通过调整仏/化改善系统稳