[發明專利]光伏并網逆變器復合控制方法

無效

• 申請號: 201210292508.4
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102832840A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 卞松江;張國月
• 申請（專利權）人: 臥龍電氣集團股份有限公司;臥龍電氣集團杭州研究院有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/12;H02J3/38
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 戴曉翔

技術領域

本發明涉及一種光伏并網逆變器。

背景技術

隨著社會的發展和技術的進步，能源問題已日益突出。煤、石油等非可再生能源的大量使用，不僅無法滿足可持續發展的目標，而且會對環境造成巨大的污染。以太陽能、風能、潮汐能等為代表的可再生能源，已成為未來發展新能源的重要方向。其中，太陽能光伏發電以其環保、高效、易于大規模利用等特點，受到了各國能源專家的高度重視。

作為產業化發展的重要組成部分，光伏并網發電系統得到了快速發展。并網逆變器作為發電系統與市電網絡的接口，承擔著傳遞和轉換電能、提高輸出電能質量的重要作用。因而，其控制技術也日漸成為各國研發人員關注的焦點。然而，傳統的基于電壓電流雙閉環PI控制的逆變器控制方法雖然能夠在一定程度上滿足系統對控制性能的要求，但是由于電網擾動及開關器件非理想因素的影響，逆變器輸出電流總諧波畸變（THD）較大、波形質量變差。

發明內容

本發明要解決的技術問題和提出的技術任務是對現有技術方案進行完善與改進，提供光伏并網逆變器復合控制方法，以達到優化逆變器輸出電波、保證系統動態性能的目的。為此，本發明采取以下技術方案。

光伏并網逆變器復合控制方法，其特征在于它包括以下步驟：

1）檢測直流母線電壓和逆變器輸出三相電流；

2）根據直流母線電壓計算d軸電，式中i^*_d為d軸電流參考值，U^*_dc、U_dc分別為直流母線電壓參考值和實測值；k_pv、k_iv分別為電壓調節器比例系數和積分系數；

3)將逆變器輸出的三相電流做三相旋轉變換得到d軸和q軸的電流實測值；

4）d軸和q軸的電流實測值與d軸和q軸的電流參考值作差，得到電流差值；

5）PI控制模塊、諧振控制模塊、重復控制模塊根據電流差值分別計算得到PI控制電壓補償值、用于抑制諧波的諧振控制電壓補償值、用于抑制重復性擾動的重復控制電壓補償值；

6）PWM控制模塊根據PI控制電壓補償值、諧振控制電壓補償值、重復控制電壓補償值三者的疊加結果生成PWM調制波以控制功率開關器件動作。

采用PI控制、重復控制及諧振控制相結合的復合控制器，該控制器不僅能夠實現對特定次諧波的抑制，還能夠實現對光伏發電系統中所存在的周期性擾動的抑制；同時，借助重復控制器中的相位超前環節，可以補償諧振控制器的相位滯后，保證系統的穩定性；此外，通過合理選用重復控制器，可以實現系統動態性能的改善。

作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本發明還包括以下附加技術特征。

直流母線電壓參考值為640V，q軸的電流參考值為零。

逆變器主電路包括升壓電路、三電平逆變電路、濾波電路。

所述的升壓電路包括濾波電容、電感、開關管、第一二極管及第二二極管，濾波電容的兩端分別與輸入源正、負極連接，所述的電感一端與正極連接，另一端與第一二極管的正極連接，開關管的源極與第一二極管正極相連，漏極與輸入源負極連接，第二二極管的正極與開關管的漏極相連，其負極與開關管的源極相連，第一二極管的負極連接三電平逆變電路的輸入端。

所述的三電平逆變電路包括第一電容、第二電容、第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第三二極管、第四二極管，第一電容、第二電容串聯后跨接在直流母線兩端，三電平逆變電路包括三橋臂，每相橋臂設第一、第二、第三、第四開關管，四開關管依次串聯后跨接在直流母線兩端，每一開關管的源極和漏極之間并聯一正極與漏極相連的二極管；每相橋臂均設有兩串聯的第三、第四二極管，第三二極管的負極與第一開關管的漏極相連，第四二極管的正極與第三開關管的漏極相連，每相橋臂中點引出相線形成A、B、C三相線，相線串聯濾波電感后接入三相電網。

PI控制模塊、諧振控制模塊、重復控制模塊、PWM控制模塊均設于一控制器中，控制器根據檢測輸入源兩端電壓、輸出電流，電網三相電壓及逆變器輸出三相電流，生成升壓電路和三電平逆變電路的驅動脈沖分別送至開關管，同時判斷逆變器是否存在故障以保證電路的正常工作。

諧振控制模塊傳遞函數為：式中，h為諧波階次，K_ih為諧振增益，ω₀為工頻角頻率。

重復控制模塊傳遞函數為：