[實用新型]光伏并網逆變器輸出電流控制系統

有效

• 申請號: 201120172236.5
• 申請日: 2011-05-26
• 公開（公告）號: CN202084951U
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 吳華波;金龍;王小增
• 申請（專利權）人: 廣東金華達電子有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/5395
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

技術領域

本實用新型涉及一種電流控制系統，特別是一種光伏并網逆變器輸出電流控制系統。

背景技術

光伏并網發電是太陽能發電的一種形式，它的實現過程是：陽光照射到光伏電池上產生直流電能，通過某種轉換裝置，將光伏電池產生的直流電轉換成交流電并輸送到電網中，這種轉換裝置就是光伏并網逆變器。

為了能將輸出的電流輸送到電網中，光伏并網逆變器輸出的正弦波電流必須和電網電壓同頻同相，且輸出電流的諧波含量必須小于規定的數值。因此，光伏并網逆變器的技術核心之一就是輸出電流的控制技術，一般需要通過閉環控制來實現。現階段光伏并網逆變器輸出電流有多種控制方案，包括PI控制、單周期控制、重復控制、滯環電流控制等。

PI控制即比例積分控制，通過比例控制克服外界干擾對輸出電流的影響，通過積分控制消除給定信號與反饋信號的誤差。但光伏并網逆變器輸出的是正弦波電流，積分控制僅能對階躍信號能消除誤差，對正弦信號則無法消除誤差，對電網電壓諧波、逆變器死區等周期性擾動無法有效克服。為了消除誤差，必須得通過增大比例系數實現，但增大比例系數將導致系統失穩，且積分控制對正弦信號存在滯后作用，需要設置相位補償才能達到相位跟蹤的目的，實現起來你、比較復雜。

單周期控制是一種PWM（脈沖寬度調制）控制方法，理論上可以通過控制PWM的占空比，使控制量的平均值嚴格正比于參考量，從而達到控制并網逆變器輸出電流的目的，但該控制方法依賴于并網逆變器的精確數學模型和器件的精確參數。實際上，由于并網逆變器數學模型的近似性、參數檢測的誤差和漂移，使得單周期控制很難得到理想的控制效果。

重復控制是根據內模控制原理，在控制器上設置重復信號發生器內模，在重復控制器作用下，控制器對給定值與反饋值的誤差進行逐周期積分，抑制周期性干擾，從而達到輸出電流跟蹤電流給定值的作用，對電網電壓諧波干擾、逆變器死區效應等周期性干擾具有良好的克服能力。但周期控制對瞬時干擾缺乏克服能力，一般需要與其他控制方法配合使用。

滯環電流控制是在電流給定值與反饋值之間設置一固定的誤差帶，通過計算求取電流給定值與反饋值之差，即偏差，當偏差超過誤差帶時，功率器件產生開關動作，使偏差返回到誤差帶之內，使輸出電流的平均值跟隨給定值，從而達到輸出電流控制的目的。但采用該方法時，功率開關器件的開關動作是根據給定值與反饋值的誤差大小來確定的，因而開關頻率不固定，影響了并網逆變器輸出濾波電路的優化設計，當開關頻率過高時，也有可能導致功率損耗過大。

總之，現有的光伏并網逆變器輸出電流控制技術方案存在跟蹤誤差大、抗干擾能力不強、輸出電流諧波含量大的缺點。

實用新型內容

為了解決上述光伏并網逆變器輸出電流控制方案存在的問題，本實用新型的目的是提供一種簡單、實用的光伏并網逆變器輸出電流控制系統，該控制系統采用雙電流閉環控制結構，輸出電流對電流給定值具有良好的跟蹤能力，可以很好抑制干擾。

本實用新型采用的技術方案是：

一種光伏并網逆變器輸出電流控制系統，包括光伏電池、橋式逆變器、電流閉環控制器、輸出濾波器和隔離變壓器，所述光伏電池經陽光照射后產生直流電，所述的直流電經過受電流閉環控制器控制的橋式逆變器后產生交流電，所述的交流電經過輸出濾波器濾波和隔離變壓器放大后傳輸到電網，所述的電流閉環控制器采用雙電流閉環控制結構。

進一步作為優選的實施方式，所述的雙電流閉環控制結構具體為：由經過所述輸出濾波器中的濾波電感產生的濾波電感電流反饋構成的電流內環控制；由所述變壓器輸出電流反饋構成的電流外環控制。

進一步作為優選的實施方式，所述的電流內環控制采用比例控制結構，所述的電流外環控制采用比例控制加重復控制的復合控制結構。

進一步作為優選的實施方式，所述的電流外環控制的實現過程如下：

（1）交流輸出電流給定值i_ACf與變壓器輸出電流反饋信號i_outf比較，求取偏差值e₁；

（2）偏差e₁經比例控制器放大形成控制量u_p1，偏差e₁經重復控制器處理后形成控制量u_rp，控制量u_p1和u_rp相加，產生外環控制信號u_c1；