[發(fā)明專利]一種具備APF功能光伏并網(wǎng)逆變器電流控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710762050.7
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107482938A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史明明;袁曉冬;葛樂;陳兵;崔林;羅珊珊;張宸宇;費駿韜
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司;南京工程學(xué)院;江蘇省電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具備APF功能光伏并網(wǎng)逆變器電流控制方法，屬于電網(wǎng)的電能質(zhì)量治理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)和有源濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方式等方面有很多相似之處，研究兩者的統(tǒng)一控制，將光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)發(fā)電功能與APF的諧波補償功能相結(jié)合，使其具備光伏并網(wǎng)發(fā)電與諧波補償?shù)碾p重功能。從而改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，節(jié)約了相設(shè)備投資成本，提高了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)裝置的利用率。

APF是一種用于動態(tài)補償諧波與無功的新型電力電子裝置，它的基本原理是從補償對象中檢測得到諧波電流分量，控制補償裝置產(chǎn)生與檢測諧波電流分量大小相等、極性相反的補償電流，從而達到補償諧波的目的。它能夠?qū)崟r補償大小和頻率同時變化的諧波及無功，克服傳統(tǒng)的無源電力濾波器在諧波抑制和無功補償方面的缺陷，不受電網(wǎng)阻抗影響，故而引起了廣泛的重視與研究。并聯(lián)型APF是有源濾波器中最基本的形式，也是目前應(yīng)用最多的一種，具有補償電流直接、系統(tǒng)響應(yīng)速度快等特征，并聯(lián)型APF主要用于補償可看作電流源的諧波源，通過向電網(wǎng)注入補償電流，抵消諧波源產(chǎn)生的諧波，達到電源電流正弦化的目標(biāo)。

傳統(tǒng)PI控制算法控制精度不夠高，魯棒性較差，很難達到并網(wǎng)電流畸變率小于5％的國家標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具備APF功能光伏并網(wǎng)逆變器電流控制方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種具備APF功能光伏并網(wǎng)逆變器電流控制方法，包括，

建立具備APF功能的光伏并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型；

根據(jù)數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出APF動態(tài)模型；

利用反推方法設(shè)計APF的反推控制器；

利用指令濾波器處理反相輸入飽和度。

具備APF功能的光伏并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型為，

其中，U₁、U₂和U₃為非線性負(fù)載側(cè)電壓，L_c為電感值，R_c為電阻值，i₁、i₂和i₃分別為三個橋臂出口側(cè)電流，U_1M、U_2M和U_3M分別為三個橋臂出口側(cè)電壓，U_MN為橋臂中點M點與電網(wǎng)中性點N點的電壓。

APF動態(tài)模型為，

其中，U_dc為逆變器直流側(cè)電壓，u＝d_j，

虛擬控制量x^d通過指令濾波器，可得到過濾指令x^c及其導(dǎo)數(shù)約束指令濾波器的狀態(tài)空間表達式為，

其中，q₁＝x^c，β＝x^d，ξ為指令濾波器的阻尼，ω_n為帶寬，S_R(·)和S_M(·)分別代表速度和幅值限制。

指令濾波器設(shè)計有補償信號。

反推控制器設(shè)計過程為，

定義參考電流為y_d，y_d具有連續(xù)的二階導(dǎo)數(shù)；

跟蹤誤差e₁可以定義為，

e₁＝x₁-y_d

則，

選取虛擬控制為，

其中，α₁為虛擬控制函數(shù)，k₁為一個非零正常數(shù)；

定義誤差e₂為，

e₂＝x₂-α₁

定義第一個李雅普諾夫函數(shù)V₁為，

V₁的導(dǎo)數(shù)為，

如果e₂＝0，那么系統(tǒng)是收斂的；

考慮指令濾波器誤差，重新定義跟蹤誤差為，

其中，ψ為指令濾波器補償信號，用作為新的跟蹤誤差；

那么，

定義第而個李雅普諾夫函數(shù)V₂為，

V₂的導(dǎo)數(shù)為，