[發明專利]光伏發電變流器的并網發電控制方法

無效

• 申請號: 201110341180.6
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102412593A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 周家琪;周維來;張哲;裴景斌;鄭文英;何建華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱九洲電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

（一）技術領域

本發明涉及光伏發電變流控制技術，具體說就是一種光伏發電變流器的并網發電控制方法。

（二）背景技術

隨著常規能源的不斷枯竭以及環境嚴重的污染，作為可再生、無污染的太陽能，已經備受關注。光伏發電變流器是太陽能發電系統中的核心部件，其性能的好壞直接關乎到能否高效、穩定、安全的利用太陽能。光伏發電變流器的控制策略是其性能的關鍵所在。

目前此類變流器現有技術存在難以做到定向準確、難以有效控制直流母線電壓穩定，閉環控制策略實現最大功率點跟蹤的控制達不到快速準確穩定的跟蹤目的。傳統的產品中基于PI控制的空間矢量控制存在一定的局限性。其他變流器控制器存在結構簡單、通常不設置反饋通道、系統參數的敏感度較高、電流動態響應較慢、電流畸變比較嚴重等缺點和不足。

（三）發明內容

本發明的目的在于提供一種光伏發電變流器的并網發電控制方法。

本發明的目的是這樣實現的：所述的光伏發電變流器的并網發電控制方法，它包括電網電壓軟件鎖相、電壓外環建立、電流控制和電網電壓定向矢量控制，所述的電網電壓軟件鎖相采用軟件三相鎖相環的方法，鎖相環由鑒相器、環路濾波器和振蕩器構成，首先通過坐標變換將三相電壓轉換到d-q坐標系下，為使d軸分量與電壓矢量完全同相，設定q軸電壓參考值vq_ref=0，將q軸電壓偏差值vq_err作為鑒相器輸出的角度偏差;經過PI調節器輸出得到頻率，再經過一個積分環節得到角度值，當電網電壓中只存在正序基波分量時，其d-q坐標系下穩態值為直流量,通過控制q軸分量為零，實現相位頻率鎖定，當電網電壓q軸分量恒定為零時，鎖相環已經準確鎖定了電網電壓相位，由于鎖相環內部采用了閉環結構，可以有效抑制電網輕微擾動對相位檢測帶來的干擾；所述的電壓外環建立是將電壓環控制器設計為：

式中：為有功電流值，為直流母線電壓，為有功電網電壓值，為比例增益系數，為積分系數，為積分因子?，為電壓環參考電壓；??

其中電壓環參考電壓經過光伏蓄電池的最大功率點跟蹤控制調整后得到；所述的電流控制采用電流預測的無差拍控制，建立在兩相旋轉坐標系下，采用空間矢量調制方法，實現定開關頻率下電流環的快速動態響應，將三相PWM控制器在坐標系下的數學模型改寫成離散模式為：

??????

設主控制周期與PWM周期同為，由于處理器計算需要一定時間，在實際系統中采樣點與PWM更新時刻之間存在控制延時，其中為延時因子且，這樣實際的控制周期內系統的離散數學模型將變為：

???

為了消除控制延時，通過設計恰當的觀測器可以成功預測到目標時刻的電流值，采用一種雙采樣時序實現電流預測算法，在一個PWM周期內進行兩次采樣，表示第j次采樣的電流值，其中，這樣由于本控制器采用空間矢量調制技術，電壓矢量的分配在一個PWM周期中是對稱的，分別記為，忽略電網電壓的變化以及電阻項的影響，有以下等式成立：

?????????????????????

綜上電流觀測值來預測第j次采樣的電流值為：

??????????????????????????????

通過電流預測，可以在時刻到來前計算到其電流值，并進一步通過無差拍控制算法得到逆變器的輸出電壓，在到來后立即由SVPWM模塊調制輸出該電壓矢量，從而使得計算延時得到最大化補償；所述的電網電壓定向矢量控制采用雙閉環級聯式控制結構：電壓外環、電流內環，電壓環的主要作用是控制直流母線電壓；電流環則根據電壓環給出的電流指令對交流側輸入電流進行控制，并實現單位功率因數運行，具體為：電網電壓定向矢量控制算法先將電網電壓矢量通過坐標變換由三相靜止坐標系變換到兩相靜止垂直坐標系，再由兩相靜止垂直坐標系變換到兩相同步旋轉坐標系，將同步旋轉坐標系的軸按電網電壓矢量定向，并網側變換器交流側電流矢量的軸分量即為有功電流，軸分量為無功電流，?從系統數學模型可看出變換器交流側電流的分量存在著相互耦合，難以實現并網側電流矢量的軸分量單獨控制，為此采用前饋解耦控制。?

本發明采用的電網電壓定向矢量控制方法可以做到定向準確、控制直流母線電壓穩定，實現最大功率點跟蹤控制。針對電流環進行無差拍控制，電流環根據電壓環給出的電流指令對交流側輸入電流進行控制，并實現單位功率因數運行。采用前饋解耦控制方法，能實現穩定的并網運行。

（四）附圖說明

圖1為光伏發電系統結構圖；

圖2為本發明的軟件三相電壓鎖相環結構框圖；