一种三相光伏并网逆变控制方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供一种三相光伏并网逆变控制方法及其装置，涉及太阳能光伏发电技术领域。该方法及其装置采集并网隔离变压器二次侧线电压ｕ↓［ａｂ］、ｕ↓［ｂｃ］、ｕ↓［ｃａ］，电流ｉ↓［ａ］、ｉ↓［ｂ］、ｉ↓［ｃ］，电池板直流电压Ｕ↓［ｄ］、电流ｉ↓［ｄｃ］；根据最大功率点跟踪得出并网指令电流的幅值；采用预测电流无差拍控制测略计算开关时间，控制器根据计算的时间来控制主电路开关元件的开通与关断，从而实现控制并网电流。本发明专利技术可使系统电流在一个控制周期（ｕｓ级）跟踪指令电流的变化，实现功率因数可控、低谐波并网电流和系统稳态无静差，具有响应速度快、跟踪精度高、效率高、可靠性好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能光伏发电

技术介绍
三相光伏并网型逆变器将光伏电池产生的直流电能逆变成为与电网 频率相同的交流电，并通过配电系统将电能送入电网。并网型光伏系统 是光伏电站发展的方向，与孤立运行的太阳能光伏电站相比，具有以下 优点①光伏电池可以始终运行在最大功率点处，由电网吸收太阳能电 站所发的全部电能，提高了太阳能电站的发电效率；②省略了蓄电池作 为储能环节，降低了系统成本；③节省了蓄电池充放电过程中的能量损 失，提高了系统效率；④节省了由于存在蓄电池而带来的运行与维护费 用；⑤避免了处理废旧蓄电池带来的二次污染，实现真正的绿色能源。目前的现有技术是采用电流指令与实际电流误差经PID进行调节控 制，它存在系统响应速度慢、系统有静差、跟踪精度低、效率低的缺陷； 并且，在光照发生变化时容易发生振荡，可靠性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三相光伏并网逆变控制方法及其装置，该 方法及其装置可使系统电流在一个控制周期(us级)跟踪指令电流的变化，实现功率因数可控、低谐波并网电流和系统稳态无静差，具有响应速度 快、跟踪精度高、效率高、可靠性好等特点。本专利技术之一是这样实现的 一种三相光伏并网逆变器控制方法，其 特征在于具有如下步骤-a、 控制器实时采集并网隔离变压器二次侧线电压"。p 、.、、，电 流/。、 /A、。电池板直流电压^、电流^;b、 控制器根据最大功率点跟踪控制算法得出并网指令电流的幅值； C、控制器内部通过软件生成与电网同步的角速度，使其始终与电网保持同步速淳。d、 控制器并与外部硬件相结合在每次电网电压波形正过零时，对系 统的角速度进行修正，从而保证并网电流与网侧电压同相位；e、 采用预测电流无差拍控制测略计算IGBT的开关时间，控制器根据 计算的时间来实时控制主电路开关元件IGBT的开通与关断，从而实现控 制并网电流。 .所述的三相光伏并网逆变器控制方法，其具体步骤可为线电压"^经 过过零检测回路测得电网的实际频率/ ,控制器内部通过软件生成与电网 同步的角速度战，^2; /7>使其始终与电网保持同步速度。然后通过软件生成与相电压同相位的正余弦信号sin战、cos纽，控制器并与外部硬件相结合在每次电网电压波形正过零时，对系统的角速度进行修正，从 而保证并网电流与网侧电压同相位；同时将静止的三相电压^、 Wte、 & 经过变换矩阵('32变换到静止的二相""坐标系下&、 ^，经过旋转变换 矩阵C进一步将& 、 ^变换到与电网同频率旋转的同步旋转々坐标下& ， 经过同步旋转变换后与电网同频率的基波分量相对勿坐标静止，其它分量为交流量，即交直流混合的^、 s;量，经过低通滤波器将交流分量滤除后得到直流分量&、 &;利用反正切求得电压矢量与c/轴的夹角《=tan-由于线电压比相电压超前;^/6， 所以相电压夹角//we-^。其原理如图2中下半部分所示，其中<^32、 C以及C"、 C-'为变换矩阵;1 -1/2 -1/2 . 0 V^"/2。2—cos纽 一sin纽C23=C32 C-、C' (2) .控制系统根据太阳能电池板的直流电压、电流，利用最大功率点跟 踪技术得到并网电流指令值/'，将其放到^坐标中并且与d轴的夹角为^，进行反变换得到与电网相电压同相位的三相电流r、 r、 r，将其反 相到了并网指令电流/:、《、/::， 对于数字控制系统而言，从电流采样到尸『M控制信号输出，存在一个采样周期的延迟时间；在坐标反变换时应对该延时进行补偿，将纽加上z^-2; /T,，即实现电流的预测控制。上述的兰相光伏并网逆变器控制方法，其描述可关断器件的开关状 态定义开关函数《、《'、《'可为^ fl上管开通，t* lo下管开通(3)以"相为例，-上管开通时《=，，此时"/w=",;下管开通时《=0，此时"。^=0;其他两相依次类推，于是有"讽=《^^, "/:W=《*K/, "/.W=《^/ (4) 定义可关断器件&、 A、 ^在一个开关周期内的开关脉冲信号占空比 为4、 4， 4 。在一个控制周期内，4、 4、《等于开关函数《*、 4/、4"的平均值。当开关频率比较高时，可用平均值意义的4、 4、 4代替4 、 ￡4 、 4; c《4fr-仏b》 (5)由开关函数表示的电容电压方程为4《+4《(6)根据回路^/>a^8、 s/i:/^r和(.7w/:m的电压方程，以及上述的电容 电压方程，可以得到逆变器的无差拍电流控制数学模型为-l0厶二i0';5陽o0、-o a a -k-也 G o fl -也 义A d o，[''"--i -i00—"a+0 1—I0—(I 00-0-(7》将上式离散化，用Ar的有限增量来代替其趋近于零的极限值，当开 关频率比较高时Ar可以用z;，来代替，即^-Ar-7;,。7;(8)其中7;为开关周期，"A-",6,c)为三相光伏并网型逆变器第^相实际 输出电流，由测量电路获得。/:fr-"，c)为第A:相补偿电流指令值。式(8)代入式(7),得3比7 、、+ ■(9a)8义=3仏(x" -2xA + h - 2 + wc)义=见要+ a - 2 a ) + (" j ++ 2"(')、'+ -21+ —2(9b) (9c)式中&===c 。上式的含义为采用求得的A、 4、 ^控制可关断器件，在一个开关 周期之内三相光伏并网型逆变器将使其输出电流々Ofc-"Ac)等于指令电流/:0^"，6，c)，即实现了无差拍控制； 最大功率点电流指令/'，在^坐标系下，通过公式io进行坐标投影变换，即实现了有功功率与无功功率的解耦控制；& =/*cos(p)cos(^)) (10) 1~ =/*cos(p)sin(e。)式中——&相电压与"轴的夹角；——^相电压与电流夹角，即功率因数角；其中4由分量反映了系统有功功率大小，《轴反映了系统无功功率的 大小；调节电压与电流夹角p的大小，就可以控制并网的功率因数， 一般 系统要求并网的功率因数为l.O，因此该角度设为O度，即可以实现功率因 数为l.O。本专利技术之二是这样实现的 一种三相光伏并网逆变控制方法所用的 装置，其特征在于具有如下的结构隔离变压器T 一端与电网连接，另 一端与干式电抗器连接；干式电抗器另一端与绝缘栅极晶体管桥臂中点 连接；桥臂正端与直流电容器正端相连接，防反向二极管阴极直流电容 器正端相连接，反向二极管阳极连接与光伏电池组件正端相连接，桥臂 负端、直流电容器负端和光伏电池组件负端连接在一起。所述的三相光伏并网逆变控制方法所用的装置，其特征在于防反 向二极管阴极直流电容器正端相连接，反向二极管阳极连接与光伏电^ 组件正端相连接。本专利技术的积极效果是该方法及其装置可使系统电流在一个控制周 期(US级)跟踪指令电流的变化，实现功率因数可控、低谐波并网电流和系9统稳态无静差，与现有技术相比，具有响应速度快、跟踪精度高、效率 高、可靠性好等特点。以下结合附图及实施例作详述，但不作为对本专利技术的限定。 附图说明图l为本专利技术装置的拓扑结构图。图2为本专利技术方法无差拍预测电流控制原理图。 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方法，其特征在于具有如下步骤：　ａ、控制器实时采集并网隔离变压器二次侧线电压ｕ↓［ａｂ］、ｕ↓［ｂｃ］、ｕ↓［ｃａ］，电流ｉ↓［ａ］、.ｉ↓［ｂ］、ｉ↓［ｃ］，电池板直流电压Ｕ↓［ｄ］、电流ｉ↓［ｄｃ］；　 　ｂ、控制器根据最大功率点跟踪控制算法得出并网指令电流的幅值；　ｃ、控制器内部通过软件生成与电网同步的角速度，使其始终与电网保持同步速度；　ｄ、控制器并与外部硬件相结合在每次电网电压波形正过零时，对系统的角速度进行修正，从而保 证并网电流与网侧电压同相位；　ｅ、采用预测电流无差拍控制测略计算ＩＧＢＴ的开关时间，控制器根据计算的时间来实时控制主电路开关元件ＩＧＢＴ的开通与关断，从而实现控制并网电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张喜军，任晓鹏，穆桂霞，焦翠坪，赵志强，王保利，
申请(专利权)人：保定天威集团有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]