[發明專利]一種降低大功率光伏并網逆變器輸出電流THD的重復控制方法

有效

• 申請號: 201810372263.3
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108512250B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 鄭詩程;方四安
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/5387;H02M1/12
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 平靜;胡鋒鋒

本發明公開了一種降低大功率光伏并網逆變器輸出電流THD的重復控制方法，屬于電力電子及其控制技術領域。本發明對輸出并網電流進行DQ變換后，采用PI控制和改進重復控制并聯的復合控制方式，并根據所要提前的拍數由線性插值理論分別計算出離散表格1和2中相鄰兩個單元的權值，并將相鄰兩個單元的值分別乘以它們的權值后求和，將得到的和乘以小于1的常數后再經過低通濾波，作為重復控制器的輸出值，實現了電網全周期范圍內的任意相位補償。有效改善了并網電流波形，降低了電流波形的THD，同時對降低LCL型濾波器的體積和成本也起到了良好的作用。

技術領域

本發明涉及電力電子及其控制技術領域，更具體地說，涉及一種降低大功率光伏并網逆變器輸出電流THD的重復控制方法。

背景技術

當前，在三相大功率光伏并網逆變器中，大多采用三相全橋拓撲結構，且為了提高直流側電壓利用率均采用SVPWM調制算法。在大功率光伏并網逆變器的所有指標中，裝置效率和并網電流波形的總諧波畸變率(THD)為最重要的兩個考核指標。裝置效率低意味著投入產出比高，THD大表示波形中的諧波含量大，對電網的安全穩定運行會產生不利的影響。然而，這兩個指標之間又是相互矛盾的。為了不斷提高逆變器裝置的效率和降低并網電流波形的THD，國內外廣大學者及研究人員做了大量的工作。

理論和實驗已經證明，降低功率器件的開關頻率是顯著提高大功率光伏并網逆變器裝置效率的關鍵途徑之一。但是，隨著開關頻率的降低，輸出并網電流波形中的低次諧波含量加大，THD升高，傳統的LC二階濾波器難以滿足要求，為此，LCL型三階濾波器的研究成為電力電子領域的關鍵熱點內容之一。近年來，隨著控制理論、傳感器檢測及DSP技術的快速提高，LCL型三階濾波器已經在各種三相大功率并網逆變器中得到了應用。現在各廠家生產的大功率光伏并網逆變器基本上都是在并網逆變器的輸出側采用LCL型三階濾波器，同時，在網側接口處采用專門定制的三相交流濾波器以最大程度的降低并網電流波形的THD。

然而，雖然采用三階LCL型濾波器可以較好的濾除諧波，但是，LCL型濾波器的參數很大程度上取決于并網逆變器的輸出電流波形質量，電流波形質量越好，則所用LCL型濾波器的體積和成本越小。因此，從各種控制方法上優化輸出電流波形質量始終是一個關鍵的策略！其中，基于旋轉坐標變換的矢量控制技術在并網逆變器中得到了最為廣泛的應用。通過同步旋轉坐標變換，將三相交流信號變換成為兩相直流信號分量即D軸分量和Q軸分量，然后分別采用PI控制即可實現并網電流的無靜差跟蹤，有效降低了并網電流的THD。然而，在實踐中由于存在檢測及鎖相誤差等因素，在坐標變換后的D軸分量和Q軸分量中難以避免的存在一些諧波成分，并非完全的直流信號。因此，采用常規的PI控制并不能實現精確的控制目標，從而使得并網電流波形的THD沒有能夠實現最大程度降低。

針對上述問題，許多專家和學者進行了深入研究。其中，基于內膜原理的重復控制技術由于能夠很好的抑制周期性擾動而受到了很多專家學者的重視。然而，由于大功率并光伏網逆變器的開關頻率較低，故PWM控制周期較長，每一拍(即每一個PWM周期)意味著較大的電角度，而常規的重復控制技術采用的是提前整數拍進行相位補償，因此，不能實現電網全周期范圍內的任意相位補償，從而導致常規的重復控制技術在大功率光伏逆變器并網電流的控制過程中難以實現精確的控制效果。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服在現有大功率光伏并網逆變器開關頻率較低情況下采用常規重復控制技術所存在的控制精度問題，提出了一種三相大功率光伏并網逆變器及降低其輸出電流THD的重復控制方法；本發明實現了電網全周期范圍內的任意相位補償，改善了并網電流的波形質量和THD，從而減小了LCL型濾波器的體積和成本，緩解了并網電流對電網的諧波危害。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：