本实用新型专利技术涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及一种无中间回路电压传感器的三相光伏并网逆变器控制装置，通过预测中间回路电压实现三相光伏并网逆变器在无中间回路电压传感器下的控制。本实用新型专利技术控制装置包括以下单元：电网相电压检测；电网相位检测；三相/二相旋转坐标变换；电流与电压预测；电流误差补偿预测；中间回路电压预测；空间电压矢量PWM调制。本实用新型专利技术减少了三相光伏并网逆变器装置中通常要使用的中间回路电压传感器，同时极大改善了系统的输出电流质量和系统的动态和稳态性能。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及太阳能发电
，更具体地说，涉及一种无中间回路电压传 感器的三相光伏并网逆变器控制装置。
技术介绍
在三相光伏并网发电系统中，输出电流的质量是衡量一个三相光伏并网发电系 统的重要指标，一般输出电流质量的优劣通常由总谐波畸变率（THD)来衡量。国际标准 IEEE1547对太阳能发电系统中并网逆变器的输出电流THD值有上限规定，即THD值必须小 于5%，否则该系统装置就会对电网造成大的"污染"。参考国际标准，中国和其他国家也都 制定了类似的标准。一般THD值越小，说明该装置输出电流的波形质量越好，反之亦然。 在三相光伏并网逆变器装置中，中间回路电压传感器是一个比较重要的元器件， 若该元器件损坏或者检测不准会导致整个装置性能指标降低。在过去的几十年里，随着微 电子技术的发展，微处理器芯片采样和运算速度加快，数字控制技术越来越多的用于电力 电子方面，尤其在三相光伏并网逆变器控制系统中，复杂的并网技术（脉宽调制PWM电流控 制）、最大功率抽取（MPPT)及完善的通讯功能是模拟控制甚至简单的一个微处理器难以完 成的。得益于微处理芯片的高速发展，很多新颖的无传感器技术提出来用于逆变器和PWM 整流器系统中。在许多公开的文献及专利中，有的提出了无电流传感器技术来构建输出电 流方案；有的提出了无交流电压传感器技术来构建交流电压方案；有的提出了在单相逆变 器并网系统中通过一种电路采用电感电流来构建中间回路电压的方案；有的提出了在单相 逆变器系统中通过交流电压来构建中间回路电压的方案；有的提出了在三相逆变器系统中 通过微分方程来构建中间回路电压。在上面所述的文献及专利中提到的无传感器控制技术 中基本上都采用了通过对其它相关电压和电流的采集来预测出相应的电压和电流量，但采 样噪音干扰和滤波电路会带来采集到的电压或电流数据与实际不相符，这种差异性会导致 太阳能并网逆变器系统的输出电流总谐波畸变率（THD)较大甚至有可能不满足标准要求 (国际及中国规定THD小于5% )。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种三相光伏并网逆变器控制装置，通过预测中间 回路电压实现三相光伏并网逆变器在无中间回路电压传感器下的控制，不仅可以满足 IEEE1547的国际标准和用户的需求，也极大改善了系统的输出电流质量和系统的动态和稳 态性能。 本技术的目的是通过以下技术方案实现的： 一种三相光伏并网逆变器控制装置，其特征在于，包括： -个电网相电压检测单元1 :通过接入到电网的LEM电压传感器进行电网相电压 的米样和检测； -个电网相位检测单元2 :将电网相电压检测单元采集来的电网电压信号通过信 号调理整形将正弦波信号变成方波，再将整形后的信号送到控制芯片的捕获管脚，最后通 过软件计数模块来实施对电网相位的检测； -个电流与电压预测单元，包括电流预测单元3与电压预测单元4:为了弥补控制 带来的延时，定义在当前的PWM周期末K+1时刻输出电流及电网电压预测为： 其中，^^ + 1)为采样时刻（K+1)时即在当前的PWM周期末的预测的输出电流； i(K-3)、i(K_l)、i(K)分别为（Κ-3)、(Κ_1)和（K)时刻的输出电流采样值，心~(尺+ 1)为采 样时刻（Κ+1)时即在当前的PWM周期末的预测的电网电压在旋转坐标d-q参考坐标系上的 分量，vgd,q(K-3)及vgd,q(K)分别为（K-3)和（K)时刻的电网电压采样值在旋转坐标d-q参 考坐标系上的分量； 一个三相/二相旋转坐标变换单元5:即Park变换，将上述电网相电压检测单元1 检测的三相变量或上述电流预测单元3输出的三相变量从a、b、c坐标系转换为到d、q坐 标系； 一个电流误差补偿预测单元6:对逆变器的控制进行实时采样和无中间回路电压 传感器的预测补偿；通过使用无差拍控制计算出输出参考电压： 其中，<(/〇和为所要控制的电压矢量在d-q参考坐标系下的正交分量， 〇)和/>)为当前PWM周期末的给定电流在d-q参考坐标系下的正交分量；id(n)和iq(n) 为当前PWM周期末的预测的实际电流在d-q参考坐标系下的正交分量；vgd (η)和vgq (η)为 当前PWM周期末的预测的实际电网电压在d-q参考坐标系下的正交分量，ω是电网的角频 率，L为三相输出滤波电抗器的电感量，Τ为PWM周期； -个中间回路电压预测单元7:通过ΡΙ调节器对中间回路电压进行预测，得出中 间回路电压： v(;(?)和-1)为当前PWM周期及上一次PWM周期预测的中间回路电压量，KP为 ΡΙ调节器的Ρ系数；1为ΡΙ调节器的I系数；Θ为d_q坐标系下d轴分量与a_b_c坐标系下a轴分量间的电角度，也是电网的 相位也等于ω?，ω是电网的角频率，t表不为时间； <和< 为所要控制的电压矢量在a-b-c静止参考坐标系下的两个正交分量； -个空间电压矢量PWM调制单元8:采用空间矢量脉宽调制逆变器。 -种三相光伏并网逆变器控制方法，其特征在于，包括： 一个电网相电压检测的步骤：由电网相电压检测单元1通过接入到电网的LEM电 压传感器进行电网相电压的采样和检测； 一个电网相位检测的步骤：由电网相位检测单元2将电网相电压检测单元1采集 来的电网电压信号通过信号调理整形将正弦波信号变成方波，再将整形后的信号送到控制 芯片的捕获管脚，最后通过软件计数模块来实施对电网相位的检测； -个三相/二相旋转坐标变换的步骤：S卩Park变换，由三相/二相旋转坐标变换 单元5将上述电网相电压检测单元1检测的三相变量或上述电流预测单元3输出的三相变 量从a、b、c坐标系转换为到d、q坐标系； 一个电流与电压预测的步骤，包括电流预测的步骤与电压预测的步骤：为了弥补 控制带来的延时，电流预测单元3与电压预测单元4定义在当前的PWM周期末K+1时刻输 出电流及电网电压预测为： 其中，flj为采样时刻（K+1)时即在当前的PWM周期末的预测的输出电流； i(K-3)、i(K-l)、i(K)分别为（K-3)、（K-1)和（K)时刻的输出电流采样值，1^(1 +1)为采 样时刻（K+1)时即在当前的PWM周期末的预测的电网电压在旋转坐标d-q参考坐标系上的 分量，vgd,q(K-3)及vgd,q(K)分别为（K-3)和（K)时刻的电网电压采样值在旋转坐标d-q参 考坐标系上的分量； 一个电流误差补偿预测的步骤：由电流误差补偿预测单元6对逆变器的控制进 行实时采样和无中间回路电压传感器的预测补偿，通过使用无差拍控制计算出输出参考电 压： 其中，ν)(π)和<(/〇为所要控制的电压矢量在d_q参考坐标系下的正交分量， <(?)和~(?)当前PWM周期末的给定电流在d-q参考坐标系下的正交分量；id(n)和iq(n) 为当前PWM周期末的预测的实际电流在d-q参考坐标系下的正交分量；vgd(n)和vgq(n)为 当前PWM周期末的预测的实际电网电压在d-q参考坐标系下的正交分量，ω是电网的角频 率，L为三相输出滤波电抗器的电感量，Τ为PWM周期； -个中间回路电压预测的步骤：由中间回路电压预测单元7通过ΡΙ调节器对中间 回路电压进行预测，得出当前第1页1 2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相光伏并网逆变器控制装置，其特征在于，包括：一个电网相电压检测单元，通过接入到电网的LEM电压传感器进行电网相电压的采样和检测；一个电网相位检测单元，将电网相电压检测单元采集来的电网电压信号通过信号调理整形将正弦波信号变成方波，再将整形后的信号送到控制芯片的捕获管脚，最后通过软件计数模块来实施对电网相位的检测；一个电流与电压预测单元，包括电流预测单元与电压预测单元；一个三相/二相旋转坐标变换单元，将上述电网相电压检测单元检测的三相变量或上述电流预测单元输出的三相变量从a、b、c坐标系转换为到d、q坐标系；一个电流误差补偿预测单元；一个中间回路电压预测单元；一个空间电压矢量PWM调制单元，采用空间矢量脉宽调制逆变器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周皓，李维刚，
申请(专利权)人：周皓，李维刚，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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