[發明專利]光伏并網電流和直流電壓二次紋波抑制控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201310442151.8
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103490653A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 張富洲;王修龐;郭旭;李吉浩;于晶榮;陳莎;李冬雪;羅道軍
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司南陽供電公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 季發軍

技術領域

本發明屬于光伏并網發電技術領域，涉及一種用于提高并網電流質量的光伏并網電流和直流電壓二次紋波抑制控制系統及控制方法。?

背景技術

光伏并網發電系統由光伏陣列和逆變器兩部分組成，其中光伏陣列將太陽能轉化為電能，逆變器將電能注入至交流電網。單相單級光伏并網逆變器采用單級能量變換環節，具有結構簡單、成本較低和系統效率高等優點，因此，在戶用型光伏發電系統中有很好的應用和研究前景。傳統的單相單級光伏并網逆變器，在并網電流被控為與電網電壓同頻同相時，輸出功率中含有二次紋波分量，即二次功率擾動。該擾動會導致直流側電壓中含有大量的二次紋波分量，直流側電壓中的二次紋波分量一方面會造成并網電流中含有大量的三次紋波電流，從而降低并網電流質量；另一方面會影響光伏陣列MPPT輸出參考電壓的準確度以及光伏陣列的使用壽命。針對單相單級光伏并網系統的不足，目前廣泛使用的解決方法是通過設計合適的功率解耦電容來抑制二次功率擾動，該方法需要的直流濾波電容非常大，這樣使得系統體積和成本大大增加。?

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術的不足，提供一種新型光伏并網電流和直流電壓二次紋波抑制控制裝置和使用該裝置進行光伏并網電流和直流電壓二次紋波抑制的控制方法，以有效地抑制直流側電壓中的二次紋波分量，提高并網電流的質量。?

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：一種光伏并網電流和直流電壓二次紋波抑制控制系統，包括光伏陣列、PI控制器、并網電流控制器、二次?紋波控制器和單相光伏并網逆變器，所述并網電流控制器包括相互并聯的用于積分調節的低通濾波器、用于補償調節的陷波器和一個PI+重復控制器；所述二次紋波控制器包括比例諧振控制器。?

一種使用所述光伏并網電流和直流電壓二次紋波抑制控制系統進行光伏并網電流和直流電壓二次紋波抑制控制的方法：其包括：?

A.光伏并網電流控制：光伏陣列輸出電壓和電流經過MPPT算法計算，得到的直流參考電壓作為負端，所述直流參考電壓與實測直流電壓作差，所得差值作為所述PI控制器的輸入；所述PI控制器根據光伏陣列輸出功率的大小來實時調節輸出并網電流的參考幅值；用所述并網電流的參考幅值與實測并網電流作差，其誤差作為所述并網電流控制器的輸入；所述并網電流控制器輸出電壓與實測電網電壓值相加構成前饋控制，用于消除電網電壓擾動對并網電流的影響；?

B.直流側電壓二次紋波抑制的控制：單相并網逆變器中儲能電感的參考電流與其實測電流作差，得到誤差信號作為所述比例諧振控制器的輸入，比例諧振控制器輸出為所述儲能電感參考電壓與實際電壓的差值，該差值與所述儲能電感的參考電壓值相加，得到儲能電感的實際電壓值，該電壓值與單相并網逆變器的直流電壓相除，得到直流電壓二次紋波抑制系統的輸出量。?

C.單相并網逆變器的控制?

所述并網電流控制器的輸出量和所述直流電壓二次紋波抑制器的輸出量，經過計算得到占空比變量，占空比信號與載波信號比較進行載波調制，載波調制輸出單相并網逆變器中功率開關的PWM控制脈沖信號，該控制脈沖信號通過驅動電路來驅動單相光伏并網逆變器中功率開關的動作，即實現并網電流和直流電壓二次紋波的控制。?

與已有技術相比，本發明通過單相光伏并網電流控制器、二次紋波控制器和單相并網逆變器的組合，消除了二次功率擾動，實現了直流側電壓中的二次紋波分量的有效抑制和并網電流質量的大幅度提高，而且所需直流濾波電容大大減小，并由此使得系統體積減小，成本降低，同時延長了光伏陣列的使用壽命。?

附圖說明

圖1是本發明中光伏并網電流和直流電壓二次紋波抑制控制系統的結構框圖；?

圖2是本發明中光伏并網電流和直流電壓二次紋波抑制控制系統的控制框圖；?

圖3是本發明中單相光伏并網逆變器的拓撲電路結構圖。?

具體實施方式