[發明專利]逆變器電壓前饋直流分量的抑制方法及逆變器的控制方法

有效

• 申請號: 201210169269.3
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN102664545A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 曹仁賢;李俊;陶磊;趙為;潘年安;汪耀華
• 申請（專利權）人: 陽光電源股份有限公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M7/537
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務所 34116
• 代理人: 丁瑞瑞

技術領域

本發明涉及逆變器電壓前饋直流分量的抑制方法，還涉及一種消除逆變器輸出的直流分量的逆變器的控制方法。

背景技術

目前光伏并網逆變器通常采用的控制方式是電流內環加電網電壓前饋的方式，電網電壓前饋控制指令的獲得方式如下：先檢測三相電網電壓信號，再通過d-q坐標變換將3相電網電壓信號轉換成旋轉坐標系下的2相信號作為電網電壓前饋控制指令，來增強逆變器的抗電網電壓擾動能力。但在光伏并網逆變器實際運行過程中，由于電網電壓不對稱、檢測電路的運算放大器和檢測元件的零點漂移等因素的影響，電網電壓前饋控制指令中不可避免地含有直流分量，逆變器將輸出直流分量。在逆變器含有工頻變壓器并網的情況下，有直流分量存在時，變壓器工作磁感應強度范圍會發生變化，直流偏磁會使變壓器勵磁電流發生嚴重畸變，而畸變的勵磁電流最終會反映到逆變器輸出電流上，不僅影響輸出電流質量，而且過大的輸出電流會損壞功率開關管，因此需要消除逆變器輸出的直流分量。

目前抑制電網電壓前饋控制指令含有的直流分量主要方法有：

另外設計檢測逆變器電感輸出電流直流分量的電路，通過軟件改變功率開關管的調制方式來抑制直流分量；

在逆變器正式工作前，檢測電網電壓信號的直流分量（其中包括電網本身的和檢測環節耦合的直流分量），將檢測結果存儲在數字處理器中。當逆變器工作時，數字處理器把當前的采樣結果減去上述的直流分量，該方法是一種靜態消除直流分量的方法；

利用軟件對一個工頻周期的電網電壓采樣信號進行平均值濾波得到直流分量，然后將當前的采樣值減去直流分量得到不含直流分量的前饋控制指令；

設計數字低通濾波器，利用數字處理器在軟件算法上實現濾除d-q坐標變換的結果中的直流以外分量，得到僅含有電網電壓基波正序分量坐標變換結果的前饋控制指令。

以上4種方法的不足主要是：第1種檢測電感電流結合調制方式的方法需要增加硬件電路，也不能從源頭根本上消除電網電壓檢測環節上帶來的直流分量；第2種靜態消除直流分量的方法雖然簡單，處理速度快，數字處理器的負擔也輕，但是不能跟蹤直流分量的變化；第3種平均值方法需要至少一個工頻周期的時間，軟件上還要存儲至少一個工頻周期的電網電壓坐標變換的數據，當電網頻率擾動時，采樣數據還會有奇異點，又會加大軟件處理難度；第4種采用數字低通濾波器的方法濾除了電網電壓的負序分量和諧波成分，前饋控制指令中只含有電網電壓基波正序分量坐標變換的成分，逆變器抗電網電壓擾動的能力會降低，另外數字低通濾波器要想獲取一個性能指標理想的濾波結果，一般需要5個工頻周期。

因此需要一種快速、簡單的消除直流分量又不影響控制指令中其它成分的電壓前饋直流分量的抑制方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是提供一種適用于光伏并網逆變器的電網電壓前饋直流分量的抑制方法，該方法是一種動態的軟件消除直流分量方法，實時采樣電網電壓信號，經過d-q變換后，先通過移相90°（滯后），再和當前采樣值進行和差運算，從而僅濾除直流經d-q變換50Hz的分量，其它分量即作為電網電壓前饋控制指令，該方法成本低，并且簡單的消除前饋直流分量又不影響控制指令中其它成分，且速度快。

本發明所要解決的技術問題之二是提供一種使用逆變器電壓前饋直流分量的抑制方法的逆變器的控制方法，通過電網電壓前饋直流分量的抑制方法濾除直流經d-q變換50Hz的分量后，其它分量作為前饋控制指令疊加到電流經過PI調節器后的控制量上，經Park逆變換后再通過數字處理器產生SVPWM波控制功率開關管動作，不僅速度快、而且能一次徹底消除逆變器輸出的直流分量。

本發明采用以下技術方案解決上述技術問題之一的：一種逆變器電壓前饋直流分量的抑制方法，請參閱圖1及圖2所示，包括下述步驟：采樣三相電網電壓信號u_a、u_b、u_c；

三相電網電壓信號先經過Clark變換、Park變換，得到坐標變換后的有功分量u_d和無功分量u_q；

無功分量u_q滯后移相90°或者超前移相270°得到的值加上有功分量u_d得到有功控制指令，將無功分量u_q減去有功分量u_d滯后移相90°或者超前移相270°得到的值再加上有功控制指令得到無功控制指令。