用于三相分裂式光伏逆变器的控制方法及控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于三相分裂式光伏逆变器的控制方法及控制系统，属于电气技术领域。该方法包括：基于信号参数，得到两相旋转坐标系下的电流值和电压值；根据两相旋转坐标系下的电流值以及解耦后的两相旋转坐标系下的电压值，得到直轴电压控制期望值和交轴电压控制期望值，对直轴电压控制期望值和交轴电压控制期望值坐标变换得到三相电压控制期望值，根据三相电压控制期望值得到控制交流侧的调制系数；根据逆变器的实时输入电流的电流期望值得到控制直流侧的调制系数；根据三相电压控制期望值、交流侧的调制系数和直流侧的调制系数，得到驱动信号。实现了对三相分裂式光伏逆变器的并网控制的同时实现了直流侧纹波的抑制和交流侧电流谐波抑制。交流侧电流谐波抑制。交流侧电流谐波抑制。

【技术实现步骤摘要】
用于三相分裂式光伏逆变器的控制方法及控制系统


[0001]本专利技术涉及电气
，具体地涉及一种用于三相分裂式光伏逆变器的控制方法及一种用于三相分裂式光伏逆变器的控制系统。

技术介绍

[0002]随着当前经济的快速发展，全球对能源的需求与日俱增，但随之带来的化石能源短缺和对环境污染的问题逐渐凸显，所以急需寻找新的能源形势来代替化石能源已将成为解决能源短缺、环境污染等问题的重要手段，因此对清洁安全无污染的可再生能源进行利用，现在受到了越来越多的关注。像是风能、太阳能、生物质能、海洋能等新能源以其清洁、安全、可再生的特点，在各国能源战略中的地位不断提高，而其中太阳能相对而言成本较低、技术较成熟、可靠性高，近年来发展迅猛并开始在能源供应中发挥重要作用。对太阳能利用的最重要的一种形式就是光伏发电，在光伏发电系统中逆变器是其关键。逆变器的发展影响了光伏发电技术的发展，所以逆变器的研究成为了国内外研究的重点。通常情况下，常用的传统的光伏并网逆变器，一般可分为电压源型光伏逆变器与电流源型逆变器，对于电压源型光伏逆变器只能工作在降压模式下，而对于电流源型逆变器只能工作在升压模式下，再加上光伏发电输出电压等级有限，因此在光伏发电系统中，传统光伏并网逆变器都采用两级式结构，也就是在逆变前级增加BoostDC/DC变换电路，实现前级DC/DC升压，后级DC/AC逆变。
[0003]然而，普通的DC/DC变换器升压能力有限，所以市面上常见的光伏逆变器都增加有变压器结构，起到补充升压与电气隔离的作用，但这也大大增加了逆变器的体积。加上传统光伏逆变器采用两极式结构，使得其缺点也很明显。首先，由于采用两级式结构，前级Boost升压电路中存在有源开关元件IGBT，增加了开关管的数量；其次，就是对于逆变器的控制，采用两级结构，就需要两套控制电路，一套控制前级升压，一套控制后级逆变，既增加了成本，又降低了系统的安全性。况且前、后级控制分离，不但降低了系统的稳定性，还加大了器件的损耗。
[0004]当前应用于光伏系统当中的逆变器通常为传统的电压源型光伏逆变器，传统的电压源型光伏逆变器的电路图如图1所示。由于采用两极式结构和其本身结构的一些特点，所以适用于传统光伏逆变器的双PI闭环反馈控制方法也是基于两级式分离控制来实现的，该控制方法需要两套控制电路对逆变器进行控制，一套控制电路用于控制逆变器前级的boost电路，实现前级升压功能，同时在这部分控制系统中加入最大功率控制，来实现对输入端光伏组件的最大功率跟踪；另一套控制电路用于控制逆变器后级的逆变桥电路，实现后级逆变功能。但这种控制方法既增加了逆变器的成本，又降低了系统的控制精度，况且前、后级控制分离，不但增加了系统整体控制难度，还加大了器件的损耗，所以该控制方法并不适用于单级式结构的三相分裂式光伏逆变器。
[0005]近年来，单级式光伏逆变器因其在尺寸、成本、重量和整个系统复杂性方面与两级式光伏逆变器相比的优点而受到关注。这种单级式光伏逆变器中最常见的拓扑结构便是阻
抗网络型逆变器，其中最具代表的便是Z源逆变器，Z源逆变器的电路图如图2所示，利用Z型阻抗网络替代传统光伏逆变器的前级boost升压结构，使其单级结构便能实现升压与逆变功能，提高了系统的稳定性。为了提升性能，在Z源逆变器的基础上又衍生出一种耦合电感型阻抗网络逆变器—Y源逆变器，Y源逆变器的电路图如图3所示。通过利用三绕组耦合电感形成阻抗网络，实现光伏逆变器的单级升压功能，其耦合电感的匝数比可以灵活选择，从而提高逆变器的性能。一般阻抗网络型逆变器存在直通和非直通两种工作状态，通过控制直通占空比实现直流侧的升压控制。通常采用的控制方法就是在双闭环PI反馈控制器中插入直通时间来产生用于驱动逆变器开关器件的驱动信号，来实现逆变器的升压逆变，达到控制逆变器的目的。显然这样的控制手段也并不适用于单级式结构的三相分裂式光伏逆变器。
[0006]三相分裂式光伏逆变器是在传统的光伏逆变器的基础上，用三个无源二极管和三个无源电感元件串联形式来替代传统逆变器前级的boost电路，用无源元件替代有源元件，单级结构便能实现升压与逆变功能。但目前对于三相分裂式光伏逆变器的控制方法较少，且由于三相分裂式光伏逆变器的输入电源为光伏组件，导致直流侧的纹波含量比较高，并且当逆变器与电网相连时，交流侧的谐波失真比较严重。因此，如何实现对三相分裂式光伏逆变器的并网控制是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施方式的目的是提供一种用于三相分裂式光伏逆变器的控制方法及控制系统，以至少解决上述的未能有效实现对三相分裂式光伏逆变器进行并网控制的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种用于三相分裂式光伏逆变器的控制方法，包括：
[0009]获取三相分裂式光伏逆变器输出的信号参数；
[0010]基于信号参数，进行两相旋转坐标系转换，得到与电网同频旋转的两相旋转坐标系下的电流值和与电网同频旋转的两相旋转坐标系下的电压值，并对电压值进行解耦，得到解耦后的两相旋转坐标系下的电压值；
[0011]根据逆变器直流侧输入的电压电流参数、两相旋转坐标系下的电流值以及解耦后的两相旋转坐标系下的电压值，得到直轴电压控制期望值u
d
和交轴电压控制期望值u
q
，对直轴电压控制期望值u
d
和交轴电压控制期望值u
q
进行坐标变换得到三相电压控制期望值u
abc
，根据三相电压控制期望值u
abc
得到控制交流侧的调制系数M
ac
；
[0012]读取三相分裂式光伏逆变器的实时输入电流的电流期望值i
in*
，根据期望值i
in*
得到控制直流侧的调制系数M
dc
；
[0013]根据三相电压控制期望值u
abc
、交流侧的调制系数M
ac
和直流侧的调制系数M
dc
，得到驱动信号，驱动信号用于驱动三相分裂式光伏逆变器的开关元件。
[0014]可选的，上述逆变器直流侧输入的电压电流参数包括逆变器直流侧输入电压V
c
、逆变器直流侧输入电压的预设V
c*
和交轴电流期望值i
q*
，两相旋转坐标系下的电流值包括直轴电流i
d
和交轴电流i
q
，解耦后的两相旋转坐标系下的电压值包括直轴电压e
d*
和交轴电压e
q*
；
[0015]上述根据逆变器直流侧输入的电压电流参数、两相旋转坐标系下的电流值以及解
耦后的两相旋转坐标系下的电压值，得到直轴电压控制期望值u
d
和交轴电压控制期望值u
q
，包括：
[0016]将逆变器直流侧输入电压V
c
与逆变器直流侧输入电压的预设V
c*
的差值输入至PI控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于三相分裂式光伏逆变器的控制方法，其特征在于，包括：获取三相分裂式光伏逆变器输出的信号参数；基于所述信号参数，进行两相旋转坐标系转换，得到与电网同频旋转的两相旋转坐标系下的电流值和与电网同频旋转的两相旋转坐标系下的电压值，并对所述电压值进行解耦，得到解耦后的两相旋转坐标系下的电压值；根据逆变器直流侧输入的电压电流参数、两相旋转坐标系下的电流值以及解耦后的两相旋转坐标系下的电压值，得到直轴电压控制期望值u
d
和交轴电压控制期望值u
q
，对所述直轴电压控制期望值u
d
和所述交轴电压控制期望值u
q
进行坐标变换得到三相电压控制期望值u
abc
，根据三相电压控制期望值u
abc
得到控制交流侧的调制系数M
ac
；读取三相分裂式光伏逆变器的实时输入电流的电流期望值i
in*
，根据期望值i
in*
得到控制直流侧的调制系数M
dc
；根据所述三相电压控制期望值u
abc
、所述交流侧的调制系数M
ac
和所述直流侧的调制系数M
dc
，得到驱动信号，所述驱动信号用于驱动三相分裂式光伏逆变器的开关元件。2.根据权利要求1所述的用于三相分裂式光伏逆变器的控制方法，其特征在于，所述逆变器直流侧输入的电压电流参数包括逆变器直流侧输入电压V
c
、逆变器直流侧输入电压的预设V
c*
和交轴电流期望值i
q*
，所述两相旋转坐标系下的电流值包括直轴电流i
d
和交轴电流i
q
，所述解耦后的两相旋转坐标系下的电压值包括直轴电压e
d*
和交轴电压e
q*
；所述根据逆变器直流侧输入的电压电流参数、两相旋转坐标系下的电流值以及解耦后的两相旋转坐标系下的电压值，得到直轴电压控制期望值u
d
和交轴电压控制期望值u
q
，包括：将逆变器直流侧输入电压V
c
与逆变器直流侧输入电压的预设V
c*
的差值输入至PI控制器，得到直轴电流期望值i
d*
；将直轴电流期望值i
d*
与直轴电流i
d
的差值输入至PI控制器，得到输出直轴给定电压u
d*
；比较输出直轴给定电压u
d*
与直轴电压e
d*
，得到直轴电压控制期望值u
d
；将交轴电流i
q
与交轴电流期望值i
q*
的差值输入至PI控制器，得到输出交轴给定电压u
q*
；将输出交轴给定电压u
q*
与交轴电压e
q*
相减得到交轴电压控制期望值u
q
。3.根据权利要求1所述的用于三相分裂式光伏逆变器的控制方法，其特征在于，所述信号参数包括相位角θ、角频率ω、三相静止坐标下的电流信号i
abc
和电压信号e
abc
，所述两相旋转坐标系下的电流值包括直轴电流i
d
和交轴电流i
q
，所述两相旋转坐标系下的电压值包括直轴电压e
d
和交轴电压e
q
；所述基于所述信号参数，进行两相旋转坐标系转换，得到与电网同频旋转的两相旋转坐标系下的电流值和与电网同频旋转的两相旋转坐标系下的电压值，包括：基于相位角θ和角频率ω，将三相静止坐标下的电流信号i
abc
转换成直轴电流i
d
和交轴电流i
q
，将三相静止坐标下的电压信号e
abc
转换成直轴电压e
d
和交轴电压e
q
。4.根据权利要求3所述的用于三相分裂式光伏逆变器的控制方法，其特征在于，对所述电压值进行解耦，得到解耦后的两相旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世刚，陶庆，辛道义，
申请(专利权)人：国能龙源蓝天节能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：