CN107895966A - 弱电网下基于阻抗自适应的电压前馈滞后补偿控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弱电网下基于电网阻抗自适应的电网电压前馈滞后补偿控制方法。本发明针对弱电网情况下采用传统电网电压直接前馈控制导致的并网逆变器稳定性问题，通过辨识电网阻抗的大小，实现基于电网阻抗自适应的电网电压前馈滞后补偿控制，即：当电网阻抗较大时在电网电压前馈通道上添加截止频率较低的低通滤波器，而当电网阻抗较小时在电网电压前馈通道上添加截止频率较高的低通滤波器。本发明不仅保留了传统电网电压前馈控制抑制电网背景谐波的能力，而且大幅增加了并网逆变器在电网阻抗大幅变化情况下的稳定性，改善了并网逆变器的并网电流质量。

Description

弱电网下基于阻抗自适应的电压前馈滞后补偿控制方法

技术领域

本发明涉及并网逆变器系统的控制方法，尤其是涉及一种弱电网下基于阻抗自适应的电压前馈滞后补偿控制方法。

背景技术

三相并网逆变器作为一种功率变换装置，在连接风力发电、光伏等分布式电源与交流电网的过程中，发挥着越来越关键的作用。考虑到可再生能源空间分布特点与成本等因素，这些分布式电源大多处在沙漠、海岛等偏远地区，由于长输电线路以及变压器的影响，电网呈现出高阻抗的弱电网特性。在这种情况下，逆变器与电网之间会形成一个动态的互联系统，造成逆变器控制系统带宽下降，并影响其控制稳定性。另外，电网中非线性负荷会导致实际电网电压中存在大量低次的背景谐波，这种畸变的电网电压对于逆变器来说是一种实时扰动，而通过传统电网电压比例前馈控制可以有效补偿电网背景谐波导致的电流谐波，增强并网变流器的抗扰能力，并减小了逆变器启动时的电流冲击。

然而，弱电网条件下若采用传统电网电压前馈控制会对并网系统的稳定性造成严重影响。目前，有学术论文对此做了深入的理论分析，并提出了相应的方案来解决此类问题，但是均存在一些缺陷。例如：

1)许津铭、谢少军和唐婷发表于2014年8月25日《中国电机工程学报》第34卷第24期上的《弱电网下LCL滤波并网逆变器自适应电流控制》，该文指出弱电网下电网电压比例前馈会形成正反馈通道，大幅降低并网逆变器的稳定裕度，甚至导致系统不稳定，该文提出一种基于电网阻抗测量的自适应电流控制方法。但是，该方法依赖于准确的电网阻抗值，导致算法比较复杂，此外所提稳定补偿方案含有微分环节，在工程应用中会面临噪声干扰的问题。

2)徐飞、汤雨和谷伟发表于2016年9年20日《中国电机工程学报》第36卷18期上的《弱电网条件下LCL型并网逆变器谐振前馈控制策略研究》，该文提出了利用二阶广义积分器实现带通滤波特性的改进前馈控制方法，以提高弱电网下系统的稳定性，然而，该方法会大幅增加并网逆变器电流指令阶跃等动态过程中的超调量，恶化了并网系统的动态性能。

3)钱强、谢少军和季林等发表于2016年11月20日《中国电机工程学报》第36卷第22期上的《一种提升逆变器对电网适应能力的电流控制策略》，该文通过降低电网电压的前馈增益以提高并网逆变器的稳定裕度，在一定程度上改善了并网逆变器的稳定性，但是，该方法会使并网逆变器基波增益大幅降低，不利于电流基波指令的跟踪，增加了并网电流反馈值和指令值之间的稳态误差；并且，该方案同时会降低并网逆变器的动态性能，不适用于动态性能要求高的场合。

综上所述，针对弱电网情况下采用传统电网电压直接前馈控制造成并网逆变器稳定性大幅降低的问题，现有技术存在以下问题：

(1)现有基于电网阻抗测量的自适应电流控制方法依赖于准确的电网阻抗值，导致算法比较复杂，并且由于稳定补偿方案含有微分环节，在工程应用中会面临噪声干扰的问题；

(2)现有利用二阶广义积分器实现带通滤波特性的改进前馈控制方法会大幅增加并网逆变器电流指令阶跃等动态过程中的超调量，恶化了并网系统的动态性能；

(3)现有通过降低电网电压前馈增益的方法会使并网逆变器基波增益大幅降低，不利于电流基波指令的跟踪，增加了并网电流反馈值和指令值之间的稳态误差，并降低了并网逆变器的动态性能，不适用于动态性能要求高的场合；

(4)目前现有文献所提方案中，均未涉及通过辨识电网阻抗的大小，实现基于电网阻抗自适应的电网电压前馈滞后补偿控制，即：当电网阻抗较大时在电网电压前馈通道上添加截止频率较低的低通滤波器，而当电网阻抗较小时在电网电压前馈通道上添加截止频率较高的低通滤波器，来实现逆变器在大范围电网阻抗变化情况下并网稳定性的问题。

发明内容

为克服上述各种技术方案的局限性，本发明针对弱电网情况下采用传统电网电压直接前馈控制导致的并网逆变器稳定性问题，提出一种弱电网下基于阻抗自适应的电压前馈滞后补偿控制方法，该方法通过辨识电网阻抗的大小，实现基于电网阻抗自适应的电网电压前馈滞后补偿控制，即：当电网阻抗较大时在电网电压前馈通道上添加截止频率较低的低通滤波器，而当电网阻抗较小时在电网电压前馈通道上添加截止频率较高的低通滤波器。该方法提高了并网逆变器在电网阻抗大幅度变化情况下的稳定性，增强了其电网阻抗适应性。

本发明的目的是这样实现的。本发明提出了一种弱电网下基于阻抗自适应的电压前馈滞后补偿控制方法，步骤如下：

步骤1，采集输出并网电流i_ga、i_gb、i_gc，以及公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc；

步骤2，根据步骤1采集的公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc，经三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程得到公共耦合点电压dq轴分量u_pccd、u_pccq；将公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc经过锁相环PLL锁相得到公共耦合点电压相角θ；

所述公共耦合点电压由三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程为：

所述公共耦合点电压相角θ的计算公式为：

其中ω₀为公共耦合点电压的额定角频率，K_{p_PLL}为锁相环PI调节器的比例调节系数，K_{i_PLL}为锁相环PI调节器的积分调节系数，s为拉普拉斯算子；

步骤3，根据步骤2得到的公共耦合点电压相角θ，经过三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换，将步骤1采集的输出并网电流i_ga、i_gb、i_gc转化为两相旋转坐标系下的输出并网电流dq分量i_gd和i_gq；

所述输出并网电流由三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程为：

步骤4，设置输出并网电流指令信号i_gdref，i_gqref；根据步骤3得到的输出并网电流dq分量i_gd和i_gq，通过电网电流闭环控制方程得到控制信号u_d和u_q；

所述电网电流闭环控制方程为：

u_d＝(k_p+k_i/s)·(i_gdref-i_gd)

u_q＝(k_p+k_i/s)·(i_gqref-i_gq)

式中的k_p为电流环PI调节器比例控制系数，k_i为电流环PI调节器积分控制系数；

步骤5，根据步骤2得到的公共耦合点电压相角θ，将步骤4得到的控制信号u_d和u_q经过两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换方程，转化为三相静止坐标系下的控制信号分量u_a、u_b、u_c；

所述控制信号由两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换方程为：

u_a＝u_d|cosθ-u_q sinθ

步骤6，根据步骤1得到的公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc，通过电网电压前馈滞后补偿方程，得到电网电压前馈信号u_{pcca_f}、u_{pccb_f}、u_{pccc_f}；

所述电网电压前馈滞后补偿方程为：

式中的K_PWM为三相全桥逆变器的PWM逆变环节增益，ω_c为低通滤波器截止频率；

步骤7，根据步骤5得到的三相静止坐标系下的控制信号分量u_a、u_b、u_c，分别与步骤6得到的电网电压前馈信号u_{pcca_f}、u_{pccb_f}、u_{pccc_f}相加，得到三相全桥逆变器桥臂电压控制信号(u_a+u_{pcca_}f)、(u_b+u_{pccb_f})、(u_c+u_{pccc_f})，再经过SVPWM调制生成逆变器功率器件的开关信号，经过驱动保护电路控制三相全桥逆变器功率器件的开通和关断；

步骤6所述的低通滤波器截止频率ω_c的设置步骤如下：

(1)设置电网阻抗边界值L_gb；

(2)启动电网阻抗辨识算法，得到电网阻抗辨识值L_{g_est}；

(3)判断是否满足L_{g_est}>L_gb；若满足，则设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ω_c等于最小设定截止频率ω_min；若不满足，则设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ω_c等于最大设定截止频率ω_max。

优选地，所述电网阻抗辨识算法步骤如下：

步骤1，在公共耦合点PCC处注入频率75Hz的非特征次谐波电流；

步骤2，采样公共耦合点PCC处的谐波响应电压u_pcch和谐波响应电流i_gh；

步骤3，通过快速傅里叶算法FFT分别对谐波响应电压u_pcch和谐波响应电流i_gh进行频谱分析，分别获得在75Hz频率处谐波响应电压分量的幅值|U_{pcch_75Hz}|、75Hz频率处谐波响应电压分量的相位∠U_{pcch_75Hz}、75Hz频率处的谐波响应电流分量的幅值|I_{pcch_75Hz}|、75Hz频率处的谐波响应电流分量的相位∠I_{pcch_75Hz}；根据下式得到在75Hz频率处电网阻抗的幅值|Z_g|和75Hz频率处电网阻抗的相位∠Z_g：

∠Z_g＝∠U_{pcch_75Hz}-∠I_{pcch_75Hz}；

步骤4，根据步骤3得到的在75Hz频率处电网阻抗的幅值|Z_g|和75Hz频率处电网阻抗的相位∠Z_g，按照下式计算得到电网阻抗辨识值：

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

1、本发明不仅保留了传统电网电压前馈控制抑制电网背景谐波的能力，而且大幅增加了并网逆变器在电网阻抗大幅变化情况下的稳定性，改善了并网逆变器的并网电流质量。

2、本发明通过辨识电网阻抗的大小，实现了并网逆变器基于电网阻抗自适应的电网电压前馈滞后补偿控制，即：当电网阻抗较大时在电网电压前馈通道上添加截止频率较低的低通滤波器，而当电网阻抗较小时在电网电压前馈通道上添加截止频率较高的低通滤波器，其电网阻抗适应性得到提升。

3、本发明仅需在电网电压前馈通道上添加一个低通滤波器构成滞后补偿环节，并通过电网阻抗辨识算法自适应切换低通滤波器的截止频率，实现方式简便有效。

附图说明

图1为本发明实施例所采用的三相LCL型并网逆变器与弱电网相连时的拓扑结构示意图。

图2为本发明弱电网下电网电压前馈滞后补偿模式控制结构示意图。

图3为本发明的低通滤波器截止频率ω_c的设置流程图。

图4为本发明基于非特征谐波注入的电网阻抗辨识算法框图。

图5为电网阻抗为0.01mH且低通滤波器截止频率ω_c为628rad/s时的输出并网电流波形图。

图6为电网阻抗为0.01mH且低通滤波器截止频率ω_c为628rad/s时的输出并网电流的谐波频谱图。

图7为电网阻抗为0.01mH且低通滤波器截止频率ω_c为6280rad/s时的输出并网电流波形图。

图8为电网阻抗为0.01mH且低通滤波器截止频率ω_c为6280rad/s时的输出并网电流的谐波频谱图。

图9为电网阻抗为2.4mH且低通滤波器截止频率ω_c为628rad/s时的输出并网电流波形图。

图10为电网阻抗为2.4mH且低通滤波器截止频率ω_c为628rad/s时的输出并网电流的谐波频谱图。

图11为电网阻抗为2.4mH且低通滤波器截止频率ω_c为6280rad/s时的输出并网电流波形图。

图12为电网阻抗为2.4mH且低通滤波器截止频率ω_c为6280rad/s时的输出并网电流的谐波频谱图。

具体实施方式

本发明的实施例提供了一种弱电网下基于阻抗自适应的电压前馈滞后补偿控制方法，以解决现有技术存在的弱电网情况下采用传统电网电压直接前馈控制造成并网逆变器稳定性大幅降低的问题，通过辨识电网阻抗的大小，实现基于电网阻抗自适应的电网电压前馈滞后补偿控制，即：当电网阻抗较大时在电网电压前馈通道上添加截止频率较低的低通滤波器，而当电网阻抗较小时在电网电压前馈通道上添加截止频率较高的低通滤波器。本发明不仅实现方式简便有效，而且大幅提高了并网逆变器在电网阻抗大幅度变化情况下的稳定性，增强了其电网阻抗适应性。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明实施例所采用的三相LCL型并网逆变器与弱电网相连时的拓扑结构示意图如图1所示。该拓扑结构包括直流侧滤波电容C_dc、三相桥式逆变拓扑、逆变器侧电感L₁、滤波电容C、阻尼电阻R_d、网侧电感L₂、LCL型滤波器通过公共耦合点PCC与带有电网阻抗Z_g的三相电网相连，r_g为电网阻抗Z_g的阻性分量，L_g为电网阻抗Z_g的感性分量，r_g和L_g构成电网阻抗Z_g，电网阻抗Z_g表达式如下：

Z_g＝r_g+s·L_g

式中的s为拉普拉斯算子。本实施例中，C_dc＝600μF，L₁＝0.9mH，C＝40μF，R_d＝0.15Ω，L₂＝0.1mH，r_g＝0，L_g的数值有两种，分别为0.01mH和2.4mH，以模拟不同数值大小的电网阻抗。

图2为本发明弱电网下基于阻抗自适应的电压前馈滞后补偿控制结构示意图。

步骤1，采集输出并网电流i_ga、i_gb、i_gc，以及公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc。

步骤2，根据步骤1采集的公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc，经三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程得到公共耦合点电压dq轴分量u_pccd、u_pccq；将公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc经过锁相环PLL锁相得到公共耦合点电压相角θ。

所述公共耦合点电压由三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程为：

所述公共耦合点电压相角θ的计算公式为：

其中ω₀为公共耦合点电压的额定角频率，K_{p_PLL}为锁相环PI调节器的比例调节系数，K_{i_PLL}为锁相环PI调节器的积分调节系数，s为拉普拉斯算子。本实施例中，ω₀＝314rad/s，K_{p_PLL}＝2000，K_{i_PLL}＝1。

步骤3，根据步骤2得到的公共耦合点电压相角θ，经过三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换，将步骤1采集的输出并网电流i_ga、i_gb、i_gc转化为两相旋转坐标系下的输出并网电流dq分量i_gd和i_gq。

所述输出并网电流由三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程为：

步骤4，设置输出并网电流指令信号i_gdref，i_gqref；根据步骤3得到的输出并网电流dq分量i_gd和i_gq，通过电网电流闭环控制方程得到控制信号u_d和u_q。

所述电网电流闭环控制方程为：

u_d＝(k_p+k_i/s)·(i_gdref-i_gd)

u_q＝(k_p+k_i/s)·(i_gqref-i_gq)

式中的k_p为电流环PI调节器比例控制系数，k_i为电流环PI调节器积分控制系数。在本发明实施例中，k_p＝210，k_i＝2800。

步骤5，根据步骤2得到的公共耦合点电压相角θ，将步骤4得到的控制信号u_d和u_q经过两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换方程，转化为三相静止坐标系下的控制信号分量u_a、u_b、u_c。

所述控制信号由两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换方程为：

u_a＝u_dcosθ-u_qsinθ

步骤6，根据步骤1得到的公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc，通过电网电压前馈滞后补偿方程，得到电网电压前馈信号u_{pcca_f}、u_{pccb_f}、u_{pccc_f}。

所述电网电压前馈滞后补偿方程为：

式中的K_PWM为三相全桥逆变器的PWM逆变环节增益，ω_c为低通滤波器截止频率。在本发明实例中，K_PWM＝1，ω_c根据本发明图3所示低通滤波器截止频率ω_c的设置流程图自适应判断等于ω_max或ω_min。

步骤7，根据步骤5得到的三相静止坐标系下的控制信号分量u_a、u_b、u_c，分别与步骤6得到的电网电压前馈信号u_{pcca_f}、u_{pccb_f}、u_{pccc_f}相加，得到三相全桥逆变器桥臂电压控制信号(u_a+u_{pcca_f})、(u_b+u_{pccb_f})、(u_c+u_{pccc_f})，再经过SVPWM调制生成逆变器功率器件的开关信号，经过驱动保护电路控制三相全桥逆变器功率器件的开通和关断。

图3为本发明的低通滤波器截止频率ω_c的设置流程图。由图3可见，步骤6中所述低通滤波器截止频率ω_c的设置步骤如下：

(1)设置电网阻抗边界值L_gb。在本发明实例中，L_gb＝1.2mH；

(2)启动电网阻抗辨识算法，得到电网阻抗辨识值L_{g_est}；

(3)判断是否满足L_{g_est}>L_gb；若满足，则设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ω_c等于最小设定截止频率ω_min；若不满足，则设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ω_c等于最大设定截止频率ω_max。在本发明实例中，ω_max＝6280rad/s，ω_min＝628rad/s。

图4为本发明基于非特征谐波注入的电网阻抗辨识方法框图。根据图4，所述电网阻抗辨识算法的主要步骤如下：

步骤1，在公共耦合点PCC处注入频率75Hz的非特征次谐波电流。在本发明实例中，注入频率75Hz的非特征次谐波电流幅值为2A；

步骤2，采样公共耦合点PCC处的谐波响应电压u_pcch和谐波响应电流i_gh；

步骤3，通过快速傅里叶算法FFT分别对谐波响应电压u_pcch和谐波响应电流i_gh进行频谱分析，分别获得在75Hz频率处谐波响应电压分量的幅值|U_{pcch_75Hz}|、75Hz频率处谐波响应电压分量的相位∠U_{pcch_75Hz}、75Hz频率处的谐波响应电流分量的幅值|I_{pcch_75Hz}|、75Hz频率处的谐波响应电流分量的相位∠I_{pcch_75Hz}；根据下式得到在75Hz频率处电网阻抗的幅值|Z_g|和75Hz频率处电网阻抗的相位∠Z_g：

∠Z_g＝∠U_{pcch_75Hz}-∠I_{pcch_75Hz}；

步骤4，根据步骤3得到的在75Hz频率处电网阻抗的幅值|Z_g|和75Hz频率处电网阻抗的相位∠Z_g，按照下式计算得到电网阻抗辨识值L_{g_est}：

图5和图6分别给出了电网阻抗为0.01mH且低通滤波器截止频率ω_c为628rad/s时的输出并网电流波形图和谐波频谱图。图7和图8分别给出了电网阻抗为0.01mH且低通滤波器截止频率ω_c为6280rad/s时的输出并网电流波形图和谐波频谱图。由于在本发明实施例中，电网阻抗边界值L_gb＝1.2mH，因此，当电网阻抗为0.01mH时，此时通过电网阻抗辨识可得电网阻抗辨识值L_{g_est}＝0.01mH，根据本发明图3所示低通滤波器截止频率ω_c的设置流程图，当L_{g_est}<L_gb，设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ω_c为ω_max＝6280rad/s时并网逆变器的稳定性比设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ω_c为ω_min＝628rad/s时更强。根据图5和图6，其输出并网电流出现明显的谐振现象，总谐波畸变率THD为6.29％；而图7和图8中所示的输出并网电流波形谐振现象消失，总谐波畸变率THD为3.02％。对比图5、图6、图7和图8可见，当电网阻抗较小时在电网电压前馈通道上添加截止频率较高的低通滤波器可有效提高并网逆变器的稳定性。

图9和图10给出了电网阻抗为2.4mH且低通滤波器截止频率ω_c为628rad/s时的输出并网电流波形图和谐波频谱图。图11和图12给出了电网阻抗为2.4mH且低通滤波器截止频率ω_c为6280rad/s时的输出并网电流波形图和谐波频谱图。由于在本发明实施例中，电网阻抗边界值L_gb＝1.2mH，因此，当电网阻抗为2.4mH时，此时通过电网阻抗辨识可得电网阻抗辨识值L_{g_est}＝2.4mH，根据本发明图3所示低通滤波器截止频率ω_c的设置流程图，当L_{g_est}>L_gb，设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ω_c为ω_min＝628rad/s时并网逆变器的稳定性比设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ω_c为ω_max＝6280rad/s时更强。根据图9和图10，其输出并网电流出现明显的谐振现象，总谐波畸变率THD为0.86％；而图11和图12中所示的输出并网电流波形谐振现象出现，总谐波畸变率THD为5.47％。对比图9、图10、图11和图12可见，当电网阻抗较大时在电网电压前馈通道上添加截止频率较低的低通滤波器可有效提高并网逆变器的稳定性。

综合图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12可见，本发明弱电网下基于电网阻抗自适应的电网电压前馈滞后补偿控制方法可以有效提高并网逆变器在电网阻抗大幅度变化情况下的稳定性，增强其电网阻抗适应性。

Claims (2)

1.一种弱电网下基于阻抗自适应的电压前馈滞后补偿控制方法，其特征在于，本控制方法的步骤如下：

步骤1，采集输出并网电流i_ga、i_gb、i_gc，以及公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc；

步骤2，根据步骤1采集的公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc，经三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程得到公共耦合点电压dq轴分量u_pccd、u_pccq；将公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc经过锁相环PLL锁相得到公共耦合点电压相角θ；

所述公共耦合点电压由三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程为：

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所述公共耦合点电压相角θ的计算公式为：

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其中ω₀为公共耦合点电压的额定角频率，K_{p_PLL}为锁相环PI调节器的比例调节系数，K_{i_PLL}为锁相环PI调节器的积分调节系数，s为拉普拉斯算子；

步骤3，根据步骤2得到的公共耦合点电压相角θ，经过三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换，将步骤1采集的输出并网电流i_ga、i_gb、i_gc转化为两相旋转坐标系下的输出并网电流dq分量i_gd和i_gq；

所述输出并网电流由三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换方程为：

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>2</mn> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>+</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow>

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mn>2</mn> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>+</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow>

步骤4，设置输出并网电流指令信号i_gdref，i_gqref；根据步骤3得到的输出并网电流dq分量i_gd和i_gq，通过电网电流闭环控制方程得到控制信号u_d和u_q；

所述电网电流闭环控制方程为：

u_d＝(k_p+k_i/s)·(i_gdref-i_gd)

u_q＝(k_p+k_i/s)·(i_gqref-i_gq)

式中的k_p为电流环PI调节器比例控制系数，k_i为电流环PI调节器积分控制系数；

步骤5，根据步骤2得到的公共耦合点电压相角θ，将步骤4得到的控制信号u_d和u_q经过两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换方程，转化为三相静止坐标系下的控制信号分量u_a、u_b、u_c；

所述控制信号由两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换方程为：

u_a＝u_dcosθ-u_qsinθ

<mrow> <msub> <mi>u</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mi>d</mi> </msub> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>u</mi> <mi>q</mi> </msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

<mrow> <msub> <mi>u</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mi>d</mi> </msub> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>u</mi> <mi>q</mi> </msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤6，根据步骤1得到的公共耦合点电压u_pcca、u_pccb、u_pccc，通过电网电压前馈滞后补偿方程，得到电网电压前馈信号u_{pcca_f}、u_{pccb_f}、u_{pccc_f}；

所述电网电压前馈滞后补偿方程为：

<mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>c</mi> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mo>_</mo> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mi>W</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>c</mi> </msub> <mrow> <mi>s</mi> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>c</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>c</mi> <mi>c</mi> <mi>a</mi> </mrow> </msub> </mrow>

<mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>c</mi> <mi>c</mi> <mi>b</mi> <mo>_</mo> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mi>W</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>c</mi> </msub> <mrow> <mi>s</mi> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>c</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>c</mi> <mi>c</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> </mrow>

<mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>c</mi> <mi>c</mi> <mi>c</mi> <mo>_</mo> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mi>W</mi> <mi>M</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>c</mi> </msub> <mrow> <mi>s</mi> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>c</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>c</mi> <mi>c</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> </mrow>

式中的K_PWM为三相全桥逆变器的PWM逆变环节增益，ω_c为低通滤波器截止频率；

步骤7，根据步骤5得到的三相静止坐标系下的控制信号分量u_a、u_b、u_c，分别与步骤6得到的电网电压前馈信号u_{pcca_f}、u_{pccb_f}、u_{pccc_f}相加，得到三相全桥逆变器桥臂电压控制信号(u_a+u_{pcca_f})、(u_b+u_{pccb_f})、(u_c+u_{pccc_f})，再经过SVPWM调制生成逆变器功率器件的开关信号，经过驱动保护电路控制三相全桥逆变器功率器件的开通和关断；

步骤6所述的低通滤波器截止频率ω_c的设置步骤如下：

(1)设置电网阻抗边界值L_gb；

(2)启动电网阻抗辨识算法，得到电网阻抗辨识值L_{g_est}；

(3)判断是否满足L_{g_est}>L_gb；若满足，则设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ω_c等于最小设定截止频率ω_min；若不满足，则设置电网电压前馈通道的低通滤波器截止频率ω_c等于最大设定截止频率ω_max。

2.根据权利要求1所述的弱电网下基于电网阻抗自适应的电网电压前馈滞后补偿控制方法，其特征在于，所述电网阻抗辨识算法步骤如下：

步骤1，在公共耦合点PCC处注入频率75Hz的非特征次谐波电流；

步骤2，采样公共耦合点PCC处的谐波响应电压u_pcch和谐波响应电流i_gh；

步骤3，通过快速傅里叶算法FFT分别对谐波响应电压u_pcch和谐波响应电流i_gh进行频谱分析，分别获得在75Hz频率处谐波响应电压分量的幅值|U_{pcch_75Hz}|、75Hz频率处谐波响应电压分量的相位∠U_{pcch_75Hz}、75Hz频率处的谐波响应电流分量的幅值|I_{pcch_75Hz}|、75Hz频率处的谐波响应电流分量的相位∠I_{pcch_75Hz}；根据下式得到在75Hz频率处电网阻抗的幅值|Z_g|和75Hz频率处电网阻抗的相位∠Z_g：

<mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>Z</mi> <mi>g</mi> </msub> <mo>|</mo> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>c</mi> <mi>c</mi> <mi>h</mi> <mo>_</mo> <mn>75</mn> <mi>H</mi> <mi>z</mi> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>c</mi> <mi>c</mi> <mi>h</mi> <mo>_</mo> <mn>75</mn> <mi>H</mi> <mi>z</mi> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>

∠Z_g＝∠U_{pcch_75Hz}-∠I_{pcch_75Hz}；

步骤4，根据步骤3得到的在75Hz频率处电网阻抗的幅值|Z_g|和75Hz频率处电网阻抗的相位∠Z_g，按照下式计算得到电网阻抗辨识值L_{g_est}：

<mrow> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mo>_</mo> <mi>e</mi> <mi>s</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>Z</mi> <mi>g</mi> </msub> <mo>|</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mo>&amp;angle;</mo> <msub> <mi>Z</mi> <mi>g</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mn>75</mn> </mrow> </mfrac> <mo>.</mo> </mrow>