電壓不平衡下太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器無差拍控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電壓不平衡下太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器無差拍控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為：電壓不平衡下太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器無差拍控制方法，根據(jù)采樣電網(wǎng)電壓和延遲信號(hào)以及初始功率給定，解析計(jì)算得到逆變器交流側(cè)的參考電流；根據(jù)參考電流和控制器的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到控制器的輸出電壓參考值，然后通過SVPWM調(diào)制產(chǎn)生控制逆變器的開關(guān)信號(hào)。在電網(wǎng)電壓不平衡條件下，本發(fā)明控制方法不包括旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換與正負(fù)序分解過程，能夠有效抑制電網(wǎng)電流畸變、減少直流母線電壓波動(dòng)，提高電網(wǎng)電壓不平衡條件下太陽能發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)逆變器的運(yùn)行能力，算法簡單，易于實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】電壓不平衡下太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器無差拍控制方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種電壓不平衡下太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器無差拍控制方法，屬于電力電子功率變換裝置控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]太陽能發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列經(jīng)功率逆變器與電網(wǎng)相連，電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)功率逆變器特別是電逆變器的控制效果直接影響太陽能發(fā)電系統(tǒng)的性能與效率。不平衡電網(wǎng)電壓將造成逆變器的網(wǎng)側(cè)電流畸變、直流電壓產(chǎn)生二倍頻波動(dòng)，這將影響光伏陣列側(cè)逆變器的控制性能，進(jìn)而影響太陽能發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。因此，電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)逆變器所采用的控制策略應(yīng)保證網(wǎng)側(cè)電流正弦，抑制直流電壓二倍頻波動(dòng)。現(xiàn)有的解決方案均需要旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換過程或?qū)刂谱兞窟M(jìn)行正負(fù)序分解運(yùn)算，因此，控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，計(jì)算量較大。
[0004]除了良好的穩(wěn)態(tài)性能外，控制策略還要保證逆變器具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，減小系統(tǒng)對(duì)不平衡電網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)時(shí)間。現(xiàn)存解決方案大多基于正、負(fù)序兩套同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，采用兩組比例積分控制器(PD或比例諧振控制器(PR)進(jìn)行控制。PR控制器和PI控制器雖然具有良好的穩(wěn)態(tài)跟蹤特性，但參數(shù)調(diào)節(jié)復(fù)雜，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。無差拍控制器可以滿足對(duì)交、直流量實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確跟蹤的要求，且無需參數(shù)調(diào)節(jié)，具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，對(duì)動(dòng)靜態(tài)性能要求都比較高的逆變器來說是一種很好的選擇。
[0005]因此，有必要設(shè)計(jì)一種電壓不平衡下太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器無差拍控制方法，控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)無需旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換與正·負(fù)序分解過程，可以在電網(wǎng)電壓不平衡條件下有效改善輸出電流諧波，減小直流母線電壓波動(dòng)，保證逆變器的控制品質(zhì)和功率器件的安全運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種電壓不平衡下太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器無差拍控制方法，該方法可以有效減少網(wǎng)側(cè)電流諧波，保證電流正弦度，抑制直流電壓二倍頻波動(dòng)，保證太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器在電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)的控制品質(zhì)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:電壓不平衡下太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器無差拍控制方法，其特征在于包括以下步驟:(I)、采用電壓傳感器和電流傳感器分別檢測(cè)三相電網(wǎng)電壓，三相電網(wǎng)電流和直流側(cè)電壓；(2)、將步驟(1)檢測(cè)到的三相電網(wǎng)電壓和三相電網(wǎng)電流經(jīng)abc/α β變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流；(3)、將步驟(2)計(jì)算得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓經(jīng)過信號(hào)延遲得到電網(wǎng)電壓延遲量；(4)、將直流電壓參考值與步驟(1)得到的直流側(cè)電壓相減的結(jié)果，經(jīng)過PI控制器后再與直流電壓參考值相乘得到逆變器有功功率參考值；(5)、由步驟(2)得到的電網(wǎng)電壓和步驟(3)得到的電網(wǎng)電壓延遲量及步驟(4)得到的有功功率參考值，根據(jù)參考電流計(jì)算式，獲得參考電流；(6)、根據(jù)第k+2時(shí)刻的參考電流預(yù)測(cè)式，獲得第左+2時(shí)刻的參考電流，根據(jù)第左+1時(shí)刻的電網(wǎng)電流預(yù)測(cè)式獲得第A+1時(shí)刻的電網(wǎng)電流；(7)、將步驟(6)得到的第A+2時(shí)刻的參考電流和第A+1時(shí)刻的電網(wǎng)電流以及步驟(2)得到的電網(wǎng)電壓，通過無差拍控制器輸出電壓計(jì)算式得到控制器輸出電壓參考值；(8)、將步驟(7)得到的控制器輸出電壓參考值，經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制逆變器的開關(guān)信號(hào)。
[0008]作為進(jìn)一步的實(shí)施方式，步驟(5)中所述的參考電流計(jì)算式如下:
【權(quán)利要求】
1.電壓不平衡下太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器無差拍控制方法，其特征在于包括以下步驟:(1)、采用電壓傳感器和電流傳感器分別檢測(cè)三相電網(wǎng)電壓，三相電網(wǎng)電流和直流側(cè)電壓；(2)、將步驟(1)檢測(cè)到的三相電網(wǎng)電壓和三相電網(wǎng)電流經(jīng)abc/αβ變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流；(3)、將步驟(2)計(jì)算得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓經(jīng)過信號(hào)延遲得到電網(wǎng)電壓延遲量；(4)、將直流電壓參考值與步驟(1)得到的直流側(cè)電壓相減的結(jié)果，經(jīng)過PI控制器后再與直流電壓參考值相乘得到網(wǎng)側(cè)逆變器有功功率參考值；(5)、由步驟(2)得到的電網(wǎng)電壓和步驟(3)得到的電網(wǎng)電壓延遲量及步驟⑷得到的有功功率參考值，根據(jù)參考電流計(jì)算式，獲得參考電流；(6)、根據(jù)第Α+2時(shí)刻的參考電流預(yù)測(cè)式，獲得第Α+2時(shí)刻的參考電流，根據(jù)第Α+1時(shí)刻的電網(wǎng)電流預(yù)測(cè)式獲得第k+Ι時(shí)刻的電網(wǎng)電流；(7)、將步驟(6)得到的第左+2時(shí)刻的參考電流和第左+1時(shí)刻的電網(wǎng)電流以及步驟(2)得到的電網(wǎng)電壓，通過無差拍控制器輸出電壓計(jì)算式得到控制器輸出電壓參考值；(8)、將步驟(7)得到的控制器輸出電壓參考值，經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制網(wǎng)側(cè)逆變器的開關(guān)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓不平衡下太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器無差拍控制方法，其特征在于:步驟(5)中所述的參考電流計(jì)算式如下:
【文檔編號(hào)】H02M7/48GK103595280SQ201310575641
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】施艷艷, 王萌, 蘇明坤, 高金輝 申請(qǐng)人:河南師范大學(xué)