[發(fā)明專利]一種組合式單相兩級(jí)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)電流控制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310071916.1
• 申請(qǐng)日: 2013-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103117557A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林明耀;吳威;林克曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單相兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)電流的控制技術(shù)，屬于光伏發(fā)電控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會(huì)，不可再生能源的日益緊缺以及環(huán)境污染的日益加劇，使得太陽(yáng)能等可再生能源的利用受到了政府和社會(huì)各界的強(qiáng)烈關(guān)注，光伏發(fā)電技術(shù)也因此得到了快速的發(fā)展。并網(wǎng)電流控制技術(shù)是光伏發(fā)電涉及的主要技術(shù)之一。

目前常用的電流控制技術(shù)包括：PI控制、滯環(huán)控制、無(wú)差拍控制、比例諧振（Proportional?resonant，簡(jiǎn)稱PR）控制、重復(fù)（Repetitive?control，簡(jiǎn)稱RC）控制和諧波補(bǔ)償（Harmonic?compensation，簡(jiǎn)稱HC）控制等，還有一些基于上述控制方法的改進(jìn)技術(shù)。PI控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，參數(shù)易整定，并不過(guò)分依賴系統(tǒng)元件參數(shù)，魯棒性好，可靠性高，是目前使用最為廣泛的控制技術(shù)之一；但是，由于其產(chǎn)生的是正弦變量，理論上仍然是一個(gè)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差跟蹤。無(wú)差拍控制是一種數(shù)字化PWM控制技術(shù)，動(dòng)態(tài)性能好，并且控制過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生過(guò)沖現(xiàn)象；但是無(wú)差拍控制技術(shù)對(duì)系統(tǒng)元件參數(shù)要求較高，參數(shù)不準(zhǔn)確或者出現(xiàn)波動(dòng)都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)極大的影響，瞬態(tài)超調(diào)量較大。比例諧振控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，魯棒性好，不依賴系統(tǒng)元件參數(shù)，理論上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)電流的零誤差調(diào)節(jié)，其在諧振頻率處增益無(wú)窮大，而在非諧振頻率處增益很小，當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生偏移時(shí)，不能有效抑制電網(wǎng)引起的諧波；因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，采用一種準(zhǔn)比例諧振控制技術(shù)，既能保持PR控制的高增益，又能降低電網(wǎng)頻率偏移對(duì)并網(wǎng)電流的影響。重復(fù)控制技術(shù)控制算法簡(jiǎn)單，只需對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，就能使逆變器在周期性擾動(dòng)下獲得較低THD的穩(wěn)態(tài)輸出波形，穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)異；但由于在重復(fù)控制器內(nèi)存在著基波周期延遲環(huán)節(jié)，輸出是逐周期進(jìn)行調(diào)節(jié)的；在負(fù)載階躍變化的第一個(gè)基波周期內(nèi)，重復(fù)控制器不產(chǎn)生任何調(diào)節(jié)作用，近乎處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差；此外，若擾動(dòng)是非周期性的，重復(fù)控制將增大輸出電壓的誤差。諧波補(bǔ)償控制是對(duì)電流波形中特定次數(shù)的諧波進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)，能夠有效地降低光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)電流中的低次諧波。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種組合式單相兩級(jí)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)電流控制方法，對(duì)單相兩級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電流進(jìn)行控制，具有穩(wěn)定性能優(yōu)異、動(dòng)態(tài)響應(yīng)靈敏、低次諧波含量低、抗干擾能力強(qiáng)、魯棒性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種組合式單相兩級(jí)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)電流控制方法，所述單相光伏發(fā)電系統(tǒng)為兩級(jí)式結(jié)構(gòu)，包括前級(jí)的BOOST升壓電路環(huán)節(jié)和后級(jí)的單相全橋逆變電路環(huán)節(jié)；所述單相全橋逆變電路環(huán)節(jié)采用雙閉環(huán)控制策略，外環(huán)為直流母線電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為并網(wǎng)電流環(huán)，并引入電網(wǎng)電壓前饋控制；所述BOOST升壓電路環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)將光伏電池模塊的電壓上升到直流母線電壓參考值，同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤；所述單相全橋逆變電路環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)直流母線電壓的穩(wěn)定以及系統(tǒng)輸出電流與電網(wǎng)電壓的同頻同相；所述電流內(nèi)環(huán)控制采用將重復(fù)控制、準(zhǔn)比例諧振控制和諧波補(bǔ)償控制相結(jié)合的復(fù)合電流控制；所述控制方法包括如下步驟：

（1）光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，采集光伏電池陣列實(shí)際輸出的電池電壓U_PV、電池電流I_PV信號(hào)，并通過(guò)MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）控制環(huán)節(jié)產(chǎn)生參考電壓U_PVref，然后將參考電壓U_PVref與電池電壓U_PV相減，獲得的差值依次經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器1和PWM發(fā)生器后產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制BOOST升壓電路運(yùn)行；

（2）采集直流母線電壓U_dc信號(hào)，將參考電壓U_PVref與直流母線電壓U_dc相減，獲得的差值經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器2產(chǎn)生參考電流的幅值I_amref；

（3）利用鎖相環(huán)獲取電網(wǎng)的相位信號(hào)，獲得的相位信號(hào)與參考電流的幅值I_amref相乘后產(chǎn)生并網(wǎng)參考電流I_ref信號(hào)，將并網(wǎng)參考電流I_ref與實(shí)際的電網(wǎng)電流I_g相減，獲得的差值經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器3產(chǎn)生V_conref信號(hào)；

（4）采集電網(wǎng)電壓U_g信號(hào)，將電網(wǎng)電壓U_g乘以系數(shù)K后與V_conref信號(hào)相加，獲得驅(qū)動(dòng)信號(hào)V_con驅(qū)動(dòng)單相全橋逆變電路工作。