【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏并网逆变器，具体涉及θ型光伏并网逆变器低频纹波电流抑制方法。
技术介绍
1、近年来，光伏发电系统因其随处可用、模块化、不断降低的平均能源成本以及对环境友好而备受关注。光伏并网发电系统通常由光伏阵列、逆变器、滤波器和电网组成，逆变器的主要任务是实现光伏阵列模块最大功率点跟踪和控制进网电流。由于无变压器逆变器其成本低、重量轻及效率高的特点，引起了人们的高度关注。但是变压器的消除使得光伏阵列和电网直接电气连接，由于光伏阵列和逆变器输出中点都与地存在寄生电容，从而形成了由寄生电容、滤波元件及电网阻抗组成的共模谐振回路。寄生电容变化的电压在谐振回路中产生相应的共模电流，其会危及设备和人员的安全。
2、在单相光伏并网逆变器中，其瞬时输出功率以二倍电网电压频率脉动，这将使前级dc/dc变换器和输入源中产生二倍电网电压频率的脉动电流，即所谓的低频纹波电流。低频纹波电流使光伏电池在最大功率点出现功率振荡，影响最大功率跟踪的实现，降低系统效率。
3、抑制低频纹波电流的方法通常可分成两大类：第一类为在当前已有的两级式逆变器拓扑中优化其控制策略；第二类为改进传统的两级式逆变器拓扑。在控制策略的研究中，文献从系统输出阻抗角度考虑，提出将前级dc-dc变换器的输出阻抗设置为输出电压频率的两倍。文献基于前级负载电流前馈的控制策略，采用pi调节器加电感电流反馈，通过控制直流母线电压的适当摆动，使直流母线电容器提供脉动能量。文献提出注入补偿电流以抵消纹波电流，通过对特定频次的谐波电流进行跟踪并且提供相对较低阻抗的通道来释
4、第二类方案为改进当前已有的两级式逆变器拓扑。文献在传统反激逆变器基础上，通过引入变压器绕组使其具有功率解耦功能。这种三开关逆变器可以从光伏中提取最大功率，向电网输送正弦电流，补偿不平衡功率。文献对三端口光伏逆变器进行输入电流解耦，其中一个端口可以缓冲光伏面板和输出电流之间的电流差。文献在传统四开关反激逆变器拓扑中增加功率解耦功能。改进后的逆变器具备固有的缓冲电路，可以回收变压器漏感能量，提升整体效率。此类逆变器均含有高频变压器，然而，消除变压器有利于提高系统效率和降低生产成本。因此，无高频变压器的两级式逆变器为研究热点。文献提出一种具有升降压能力的buck-boost逆变器，逆变器系统实现无电解电容化，然而其直流侧输入电流仍然耦合大量二次谐波分量，这将影响前级升压电路。文献提出一种zeta电路组合式逆变器，该逆变器具有良好的动静态性能，然而实验中却未给出逆变器直流侧输入电流。以上对传统逆变器的改良取得了一定进展，但研究对象仅限于单级dc/ac变换器，未与前级dc/dc电路相连。
5、此外，一些学者提出在系统中增加有源功率解耦电路进行二倍频功率解耦。文献在母线电容侧并联功率解耦电路，并提出相应的主动阻尼方法。文献设计了一种有源电容变换器，通过对端口电压电流的控制，实现有源电容来替代大电解电容。文献对当前提出的多种dc侧功率解耦电路进行比较，得出最优dc侧解耦电路并提出一种自适应解耦电压控制方法对其进行测试。采用以上直流侧解耦方案，解耦电容容值依然较大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种基于两级式θ型光伏并网逆变器的低频纹波抑制方法，该方法通过控制电感电流的电流值，将逆变器输入侧的低频纹波电流由直流母线电容转移至另一个不连接任何负载的电容，有效的抑制逆变器输入侧的低频电流纹波。
2、本专利技术的技术方案是：
3、θ型光伏并网逆变器低频纹波电流抑制方法，包括如下步骤：
4、s1.将常规两级式非隔离型光伏并网逆变器后级全桥逆变中的一个桥臂替换为双向buck-boost电路，并将光伏电池负极与电网侧中性点直接相连，得到两级式θ型光伏并网逆变器；
5、s2.把光伏电池最大功率点跟踪电路部分等效为恒流源，开关管分别用电流源和电压源替代；
6、s3.采样buck-boost电路中流入电感的电流数值，并通过如下公式计算出当前的理想电流值il，通过控制该采样电感电流数值与计算的电感电流il一致，使一个桥臂中的电容不流入二倍工频纹波电流，进而使输入电流只含有直流分量，即θ型逆变器输入电流的低频纹波分量得到抑制。
7、流过控制电感的电流值公式如下，
8、
9、其中vc1为最大功率点跟踪电路输出端电压的参考值，sin(ωt)为并网侧电压同频同相的正弦波信号，vg和ig分别表示并网侧电压和并网电流的幅值，ω为电网角频率。
10、具体的，所述的两级式θ型光伏并网逆变器的拓扑结构包括前级和后级；所述的前级包括boost型最大功率跟踪电路ⅰ，后级包括双向buck-boost电路ⅱ和半桥逆变电路ⅲ。
11、具体的，所述的boost型最大功率跟踪电路ⅰ包括串联连接的光伏电池、电感l1、二极管d1和输入电容c1，还包括与二极管d1和输入电容c1并联的开关管s5。
12、具体的，所述的双向buck-boost电路包括串联连接的两个用于抑制并网逆变器输入侧的低频纹波电流的开关管s3和开关管s4，开关管s3和开关管s4并联连接有电容c2，所述的开关管s4并联连接有电感ln。
13、所述的半桥逆变电路ⅲ包括串联连接的用于控制逆变器输出电流与电网电压同频同相的开关管s1和开关管s2，所述的开关管s2并联连接电感lg。
14、在光伏并网逆变器系统中，其瞬时输出功率以二倍电网电压频率脉动，这将使前级dc/dc变换器和输入源中产生二倍电网电压频率的低频纹波电流，低频纹波电流会使光伏电池在最大功率点出现功率振荡，影响最大功率跟踪的实现，降低系统效率，为了抑制低频纹波电流，常常需要在逆变器输入端并联大的解耦电容，其会降低系统的功率密度，增加系统的成本。
15、对于传统两级式光伏并网逆变器，当其工作于单位功率因数时，令逆变器网侧电压为vg(t)，则并网电流ig(t)应该是与网侧电压同频同相的正弦波，故有
16、vg(t)＝vgsinωt (1)
17、ig(t)＝igsinωt (2)
18、其中vg和ig分别表示网侧电压和并网电流的幅值，ω为电网角频率。故逆变器的并网功率为：
19、
20、由式(3)可以看出，逆变器瞬时输出功率由直流分量pdc和以两倍工频脉动的纹波分量pac两部分组成。然而，光伏阵列一般要求运行于最大功率点，当光伏阵列的光照强度恒定时可以认为光伏阵列的输出功率本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.θ型光伏并网逆变器低频纹波电流抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述θ型光伏并网逆变器低频纹波电流抑制方法，其特征在于，所述的两级式θ型光伏并网逆变器的拓扑结构包括前级和后级；所述的前级包括Boost型最大功率跟踪电路Ⅰ，后级包括双向Buck-Boost电路Ⅱ和半桥逆变电路Ⅲ。
3.根据权利要求2所述θ型光伏并网逆变器低频纹波电流抑制方法，其特征在于，所述的Boost型最大功率跟踪电路Ⅰ包括串联连接的光伏电池、电感L1、二极管D1和输入电容C1，还包括与二极管D1和输入电容C1并联的开关管S5。
4.根据权利要求2所述θ型光伏并网逆变器低频纹波电流抑制方法，其特征在于，所述的双向Buck-Boost电路包括串联连接的两个用于抑制并网逆变器输入侧的低频纹波电流的开关管S3和开关管S4，开关管S3和开关管S4并联连接有电容C2，所述的开关管S4并联连接有电感LN。
5.根据权利要求2所述θ型光伏并网逆变器低频纹波电流抑制方法，其特征在于，所述的半桥逆变电路Ⅲ包括串联连接的用于控制逆变器输出电流与电网电压同频同相
...【技术特征摘要】
1.θ型光伏并网逆变器低频纹波电流抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述θ型光伏并网逆变器低频纹波电流抑制方法，其特征在于，所述的两级式θ型光伏并网逆变器的拓扑结构包括前级和后级；所述的前级包括boost型最大功率跟踪电路ⅰ，后级包括双向buck-boost电路ⅱ和半桥逆变电路ⅲ。
3.根据权利要求2所述θ型光伏并网逆变器低频纹波电流抑制方法，其特征在于，所述的boost型最大功率跟踪电路ⅰ包括串联连接的光伏电池、电感l1、二极管d1和输入电容c1，还包括与二极管d1和输入电容...
【专利技术属性】
技术研发人员：张佳昊，李茹勤，齐征，齐晓中，谢雯洁，万洁霜，王雨欣，关榕炆，陈凡，李梦涵，原昊炎，马蓉，于依冰，王红阳，李想，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司超高压公司，
类型：发明
国别省市：
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