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一種并網(wǎng)逆變器控制方法與流程

文檔序號(hào):12821266閱讀:2006來源:國知局
一種并網(wǎng)逆變器控制方法與流程

本發(fā)明涉及電力技術(shù)控制領(lǐng)域,特別是涉及一種并網(wǎng)逆變器控制方法。



背景技術(shù):

光伏、風(fēng)力等并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏陣列、風(fēng)機(jī)和并網(wǎng)逆變器等組成,在可調(diào)度式系統(tǒng)中,還會(huì)配備蓄電池作為儲(chǔ)能設(shè)備。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過配合容量適合的逆變器接到公共電網(wǎng)上,在白天日照充足情況下,出了提供本地負(fù)載,多余點(diǎn)了可以提供給公共電網(wǎng),夜間或陰天情況,本地負(fù)載則直接從電網(wǎng)獲取所需電能。

結(jié)合pwm控制技術(shù)的逆變器稱為pwm逆變器,pwm逆變器經(jīng)過30多年的探索和研究,取得了很大的進(jìn)展,其主電路從早期的半控型器件橋路發(fā)展到如今的全控型器件橋路;其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從單相、三相電路發(fā)展到多相組合及多電平拓?fù)潆娐罚籶wm開關(guān)控制由單純的硬件開關(guān)調(diào)制發(fā)展到軟開關(guān)調(diào)制,功率等級(jí)也從千瓦級(jí)發(fā)展到兆瓦級(jí),隨著pwm逆變器技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)設(shè)計(jì)出多種pwm逆變器,具體有如下幾種類型:

按照電網(wǎng)相數(shù)分類:?jiǎn)蜗嚯娐罚嚯娐?,多相電路?/p>

按照pwm開關(guān)調(diào)制分類:硬開關(guān)調(diào)制,軟開關(guān)調(diào)制;

按照橋路結(jié)構(gòu)分類:半橋結(jié)構(gòu),全橋結(jié)構(gòu);

按照調(diào)制電平分類:二電平,三電平電路,多電平電路;

根據(jù)直流儲(chǔ)能元件的不同,pwm逆變器又分為電壓型pwm逆變器和電流型pwm逆變器。電壓型、電流型pwm逆變器,無論是在主電路結(jié)構(gòu)、pwm信號(hào)發(fā)生以及控制策略等方面均有各自的特點(diǎn),并且兩者間存在電路上的對(duì)偶性。其他分布方法就主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而言,均可歸類于電流型或電壓型pwm逆變器。

并網(wǎng)逆變器是并網(wǎng)系統(tǒng)的很重要的一個(gè)部分,它分電壓源型和電流源型兩 種。電壓源型pwm并網(wǎng)逆變器技術(shù)比較成熟,由于其很好的雙向并網(wǎng)逆變能力,因而被廣泛的應(yīng)用于并網(wǎng)發(fā)電中。但電壓型并網(wǎng)逆變器工作的直流側(cè)電壓必須高于電網(wǎng)電壓峰值且保持恒值不變,所以中間要加升壓斬波器,這樣無疑會(huì)增加系統(tǒng)成本,并降低系統(tǒng)的效率。而三相電流型pwm并網(wǎng)逆變器無需升壓電路,直接利用電流型pwm并網(wǎng)逆變器自身特點(diǎn)即可解決直流側(cè)電壓低的并網(wǎng)問題,提高了系統(tǒng)效率,節(jié)約了成本。

電流型pwm逆變器的控制策略包括:

1)間接電流控制

間接電流控制的基本思路是通過控制逆變器輸入電壓基波的幅值和相位,間接的控制輸出電感電流,使得交流側(cè)輸出相電流與交流側(cè)相電壓保持同相位,因此又稱為幅值相位控制。

間接電流控制的優(yōu)點(diǎn)是控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無需電流傳感器,并且具有良好的開關(guān)特性,靜態(tài)特性良好,便于微機(jī)實(shí)現(xiàn)。且缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢,且對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化靈敏,動(dòng)態(tài)過程中存在直流電流偏移。

電流型pwm逆變器的間接電流控制,是指通過控制逆變器交流側(cè)電容電壓或交流輸出電流的幅值和相位,從而間接控制電流型pwm逆變器的網(wǎng)側(cè)電流。電流型pwm逆變器交流輸出電流的基波分量是spwm調(diào)制信號(hào)的線性放大,應(yīng)用spwm技術(shù),通過對(duì)調(diào)制信號(hào)的控制就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器輸出電流相位和幅值的調(diào)節(jié),然后通過交流側(cè)lc濾波器濾波作用,就可以實(shí)現(xiàn)逆變器的間接電流控制,達(dá)到網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)。當(dāng)然,為了穩(wěn)定輸入直流電流,間接電流控制還需要引入電流閉環(huán)反饋。

2)直接電流控制

直接電流控制是一種電流瞬態(tài)跟蹤控制方法,由運(yùn)算求出交流側(cè)電流指令信號(hào),再引入交流側(cè)電流反饋,通過對(duì)交流側(cè)電流的直接控制使其跟蹤指令電流值。這種控制方式具有電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu);在電流內(nèi)環(huán)中,通過對(duì)功率因數(shù)角的控制可實(shí)現(xiàn)對(duì)無功功率的控制。在電壓外環(huán)中,對(duì)直流電 流的控制則是通過調(diào)節(jié)交流電流的參考幅值來實(shí)現(xiàn)的。外環(huán)電壓穩(wěn)定與否取決于內(nèi)環(huán)電流能否快速準(zhǔn)確地跟蹤電流給定。由于這種控制方式能有效地跟蹤負(fù)載電壓的變化,具有動(dòng)態(tài)性能好,限流容易,電流控制精度高等優(yōu)點(diǎn),受到廣泛關(guān)注,并先后研究出各種不同的控制方案,主要包括由pid控制,預(yù)測(cè)電流控制,滑模變結(jié)構(gòu)控制,極點(diǎn)配置,二次型最優(yōu)控制,非線性狀態(tài)反饋控制,模糊控制等方式。但他們的共同特點(diǎn)是需要對(duì)控制變量解耦,計(jì)算量大,實(shí)現(xiàn)困難,而且對(duì)狀態(tài)變量的檢測(cè)需要兩個(gè)電流傳感器,有的還需要交流電動(dòng)勢(shì)傳感器和電容電壓傳感器,成本較高。

電流型pwm逆變器的調(diào)制方式

1)spwm技術(shù)

spwm技術(shù)是將正弦波調(diào)制信號(hào)與頻率固定的三角載波信號(hào)相比較,交點(diǎn)作為開關(guān)點(diǎn),得到一系列幅值相等,寬度不等的高頻脈沖序列,經(jīng)過逆變器的功率放大后,能夠準(zhǔn)確地再現(xiàn)調(diào)制波信息,spwm具有優(yōu)良的傳輸特性、優(yōu)化的頻譜分布,成為當(dāng)今調(diào)制技術(shù)的基本方式。

電流型逆變器spwm調(diào)制技術(shù)是在傳統(tǒng)的二邏輯雙極性spwm調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過一定的矩陣運(yùn)算轉(zhuǎn)化為三邏輯pwm波形,這種三邏輯信號(hào)也充分體現(xiàn)調(diào)制波的信息,并且咋高頻和低頻的情況下都是解耦的,可以用來控制主電路開關(guān)的開通與關(guān)斷,從而達(dá)到控制交流側(cè)電流的目的。

隨著新型電力電子器件、數(shù)字信號(hào)處理器以及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)得到了強(qiáng)勁的發(fā)展。由于永磁同步電機(jī)具有尺寸小、質(zhì)量輕、高性能和高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)實(shí)生活中得到了廣泛的應(yīng)用,因此永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究具有重要的實(shí)際意義。

作為交流電機(jī)的一種控制方式,矢量控制技術(shù)有控制精度高,動(dòng)態(tài)特性好等方面的優(yōu)點(diǎn),近年來發(fā)展較快。電壓空間矢量pwm技術(shù)(svpwm)將逆變器與電動(dòng)機(jī)視為一體,由其控制的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低、直流電壓利用率高、開關(guān)損耗小等優(yōu)點(diǎn),適合高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

矢量控制的關(guān)鍵是靜止坐標(biāo)軸與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸系之間的坐標(biāo)變換,而兩坐標(biāo)軸系之間的變換的關(guān)鍵是找到兩坐標(biāo)軸之間的夾角。目前,較為成熟的矢量變換控制方法有轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量變換控制、定子磁場(chǎng)定向矢量變換控制、滑差頻率矢量控制等。受到矢量控制的啟發(fā),近年來又派生出諸如多變量解耦控制、變結(jié)構(gòu)滑膜控制等控制方法。

傳統(tǒng)的正弦脈寬調(diào)制(spwm)技術(shù)是從電源的角度出發(fā)的,其著眼點(diǎn)是如何生成一個(gè)可以調(diào)頻調(diào)壓的三相對(duì)稱正弦波電源。常規(guī)spwm法已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于逆變器中,然而常規(guī)spwm不能充分利用饋電給逆變器的直流電壓,逆變器最大相電壓基波幅值與逆變器直流電壓比值為1/2,即逆變器輸出相電壓峰值最大為0.5ud(ud為逆變器的直流電壓),直流利用率低。john采用諧波失真的方法來增加三相pwm逆變器的輸出電壓,可以使pwm逆變器最大相電壓基波幅值增加約15%,但該方法的效果并不理想,因此它的實(shí)際應(yīng)用受到很大的限制。

此外,spwm逆變器是基于調(diào)節(jié)脈沖寬度和間隔來實(shí)現(xiàn)接近于正弦波的輸出電流,這種調(diào)節(jié)會(huì)產(chǎn)生某些高次諧波分量,引起電機(jī)發(fā)熱,轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過大甚至?xí)炱鹣到y(tǒng)振蕩。一些學(xué)者在此基礎(chǔ)上提出了選擇諧波消除法和梯形脈寬調(diào)制法(tpwm),但指定諧波消除法運(yùn)算量大,且占用相當(dāng)大的內(nèi)存,實(shí)現(xiàn)起來比較困難;tpwm逆變器輸出波形中諧波分量比spwm逆變器還多,結(jié)果并不理想。而且,傳統(tǒng)的高頻三角波與調(diào)制波比較生成pwm波的方式適合模擬電路,不適應(yīng)于現(xiàn)代化電力電子技術(shù)數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)。因此,常規(guī)spwm法不能適應(yīng)高性能全數(shù)字控制的交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

80年代中期,德國學(xué)者h(yuǎn).w.vanderbroek等在交流電機(jī)調(diào)速中提出了磁鏈軌跡控制的思想,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生了電壓空間矢量脈寬調(diào)制(space-vectorpulse-widthmodulation,簡(jiǎn)寫為svpwm)的概念。svpwm,又稱磁鏈追蹤型pwm法,它是從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā),其著眼點(diǎn)是如何使電機(jī)獲得圓磁場(chǎng)。具體地說,它是以三相對(duì)稱正弦波電壓供電下三相對(duì)稱電動(dòng)機(jī)定子 理想磁鏈圓為基準(zhǔn),由三相逆變器不同開關(guān)模式下所形成的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫥鶞?zhǔn)磁鏈圓,在追蹤的過程中,逆變器的開關(guān)模式作適當(dāng)?shù)那袚Q,從而形成pwm波。

采用空間矢量pwm(svpwm)算法可使逆變器輸出線電壓幅值最大達(dá)到ud,比常規(guī)spwm法提高了約15.47%。并且,由于svpwm有多種調(diào)制方式,所以svpwm控制方式可以通過改變其調(diào)制方式來減少逆變器功率器件開關(guān)次數(shù),從而降低功率器件的開關(guān)損耗,提高控制性能。在同樣的采樣頻率下,采用開關(guān)損耗模式svpwm法的逆變器的功率器件開關(guān)次數(shù)比采用常規(guī)svpwm法逆變器的功率器件開關(guān)次數(shù)減少了1/3,大大降低了功率器件的開關(guān)損耗。svpwm實(shí)質(zhì)是一種基于空間矢量在三相正弦波中注入了零序分量的調(diào)制波進(jìn)行規(guī)則采樣的一種變形spwm,是具有更低的開關(guān)損耗的spwm改進(jìn)型方法,是一種優(yōu)化的pwm方法,能明顯減少逆變器輸出電流的諧波成分及電機(jī)的諧波損耗,降低電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩,且svpwm其物理概念清晰,控制算法簡(jiǎn)單,數(shù)字化實(shí)現(xiàn)非常方便,故目前有替代傳統(tǒng)spwm法的趨勢(shì)。

而隨著智能型高速微控制芯片的發(fā)展、指令周期的縮短、計(jì)算功能的增強(qiáng)及存儲(chǔ)容量的增加,使得數(shù)字化pwm有了更廣闊的應(yīng)用前景。因此,近些年來電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)得到了快速地發(fā)展,在電氣傳動(dòng)的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用。

1、電壓空間矢量pwm法最早是被應(yīng)用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中,采用svpwm模式的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)較之采用常規(guī)spwm模式的交流調(diào)速系統(tǒng),不僅電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減小了,饋電給逆變器的直流電壓利用率提高了;同時(shí)定子相電流更接近于正弦波,諧波更少,且采用svpwm模式的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)其動(dòng)態(tài)性能非常優(yōu)良。

2、目前電壓空間矢量pwm法廣泛應(yīng)用在有源濾波器中,它把三相變流器作為一個(gè)整體來控制,很好地協(xié)調(diào)了pwm主電路各相間的相互作用。這種控制策略可有效地跟蹤指令電流,抑制了負(fù)載諧波,顯著減小了電源側(cè)電流的電 流總畸變率,是一種有效的電流跟蹤控制方案。

3、電壓空間矢量pwm法應(yīng)用于整流控制系統(tǒng)中,系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能,易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn),既能實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù),又能使能量雙向流動(dòng)。其最突出的優(yōu)勢(shì)是直流利用率較之常規(guī)的spwm控制方法提高了約15.47%,而且,不同的調(diào)制方法將使開關(guān)損耗得到不同程度的減小。正是基于上述優(yōu)點(diǎn),空間矢量pwm法越來越廣泛地應(yīng)用于整流控制系統(tǒng)中。

三相并網(wǎng)逆變器一般由三相全橋電路實(shí)現(xiàn),三個(gè)橋臂中的每個(gè)橋臂由2個(gè)功率器件串聯(lián),中間連接處作為三相電壓輸出端,通過控制6個(gè)功率器件的開通與關(guān)斷時(shí)刻,實(shí)現(xiàn)對(duì)三相輸出電壓或三相輸出電流的實(shí)時(shí)控制。目前使用較為廣泛的是svpwm方法,該方法在每一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)都要對(duì)每個(gè)功率器件完成2次開關(guān)切換(定義功率器件從開通切換懂啊關(guān)斷,或從關(guān)斷切換懂啊開通,為1次開關(guān)切換),而功率器件沒一次開關(guān)切換都會(huì)造成一定的功率損耗。當(dāng)開關(guān)頻率較低時(shí),功率器件開關(guān)損耗可以忽略,但較低的開關(guān)頻率會(huì)造成三相電壓或電流輸出波形含有較多的諧波含量,影響波形正弦度的同時(shí),也增加了濾波電流的負(fù)擔(dān)與成本。

為了追求諧波兩較小的輸出電壓和輸出電流,一般需要提高開關(guān)頻率,但顯然會(huì)帶來較大的功率器件開關(guān)損耗,導(dǎo)致三相并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換效率降低。為了進(jìn)一步提高開關(guān)頻率,降低開關(guān)損耗,現(xiàn)有技術(shù)中有采用不連續(xù)調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在三相多電平逆變器上開關(guān)損耗的降低。另一種方案中,將不連續(xù)調(diào)制應(yīng)用到有源濾波器上取得了較好的控制效果。還有一種方案是提出了應(yīng)用于三相兩電平逆變器上的統(tǒng)一型不連續(xù)調(diào)制技術(shù)。上述方案都采用在基本正弦波參考電壓基礎(chǔ)上注入不同德零序分量實(shí)現(xiàn),且每個(gè)橋臂開關(guān)在一個(gè)基波周期內(nèi)的不動(dòng)作區(qū)間為120°。

svpwm是近年發(fā)展的一種比較新穎的控制方法,是由三相功率逆變器的六個(gè)功率開關(guān)元件組成的特定開關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波,能夠使輸出電流波形盡可能接近于理想的正弦波形??臻g電壓矢量pwm于傳統(tǒng)的正弦pwm不同, 它是從三相輸出電壓的整體效果出發(fā),著眼于如何使電機(jī)獲得理想圓形磁鏈軌跡。svpwm技術(shù)與spwm相比較,繞組電流波形的諧波成分小,使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)更逼近圓形,而且使直流母線電壓的利用率有了很大提高,且更易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明正是基于以上一個(gè)或多個(gè)問題,提供一種并網(wǎng)逆變器控制方法,能夠保證網(wǎng)側(cè)電流不受電網(wǎng)電壓擾動(dòng)影響的同時(shí),使得系統(tǒng)獲得較大的穩(wěn)定值。

所述并網(wǎng)逆變器控制方法,包括:

采集電網(wǎng)側(cè)線電壓,網(wǎng)側(cè)電流;

根據(jù)所述電網(wǎng)側(cè)線電壓計(jì)算三相相電壓;

提取所述三相相電壓的相位,將所述的相位與給定的電網(wǎng)電流峰值相乘,得到網(wǎng)側(cè)電流給定信號(hào);

將所述網(wǎng)側(cè)電流給定信號(hào)與所述網(wǎng)側(cè)電流相比較,得到電流誤差信號(hào),利用電流調(diào)節(jié)器對(duì)所述電流誤差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié),得到指令信號(hào);

將所述指令信號(hào)與給定的三角載波信號(hào)進(jìn)行比較,生成pwm波,將所述pwm波作為逆變器的驅(qū)動(dòng)脈沖,驅(qū)動(dòng)逆變器并網(wǎng)。

進(jìn)一步的,所述方法還包括:

采集lcl型濾波器的電容電流;

根據(jù)前饋傳遞函數(shù)對(duì)所述電容電流進(jìn)行前饋運(yùn)算處理,得到電流前饋信號(hào);

所述將所述指令信號(hào)與給定的三角載波信號(hào)進(jìn)行比較,生成pwm波,將所述pwm波作為逆變器的驅(qū)動(dòng)脈沖,驅(qū)動(dòng)逆變器并網(wǎng)包括:

將所述指令信號(hào)和電流前饋信號(hào)相加,得到調(diào)制信號(hào),將所述調(diào)制信號(hào)與給定的三角載波信號(hào)進(jìn)行比較,生成pwm波,將所述pwm波作為逆變器的驅(qū)動(dòng)脈沖,驅(qū)動(dòng)逆變器并網(wǎng)。

進(jìn)一步的,所述前饋傳遞函數(shù)為hc(s)=l1s/kpwm,kpwm為pwm比例增益l1為逆變側(cè)電感的電感值,s為拉普拉斯算子。

進(jìn)一步的,所述方法還包括:

將所述電網(wǎng)電壓與前饋比例系數(shù)k相乘,得到電壓前饋信號(hào);

所述將所述指令信號(hào)與給定的三角載波信號(hào)進(jìn)行比較,生成pwm波,將所述pwm波作為逆變器的驅(qū)動(dòng)脈沖,驅(qū)動(dòng)逆變器并網(wǎng)包括:

將所述指令信號(hào)、電流前饋信號(hào)和電壓前饋信號(hào)相加,得到調(diào)制信號(hào),將所述調(diào)制信號(hào)與給定的三角載波信號(hào)進(jìn)行比較,生成pwm波,將所述pwm波作為逆變器的驅(qū)動(dòng)脈沖,驅(qū)動(dòng)逆變器并網(wǎng)。

進(jìn)一步的,所述前饋比例系數(shù)k=1/kpwm,kpwm=vdc/vcm,vdc為直流母線電壓,vcm為三角載波幅值。

進(jìn)一步的,所述電流調(diào)節(jié)器為pi控制器或pr控制器。

進(jìn)一步的,所述根據(jù)所述電網(wǎng)側(cè)線電壓計(jì)算三相相電壓具體是采用對(duì)稱分量法計(jì)算三相相電壓。

進(jìn)一步的,所述三相相電壓通過如下公式計(jì)算:

其中,ua、ub、uc分別為三相相電壓,uab、uca、ubc分別為三個(gè)線電壓。

進(jìn)一步的,利用鎖相環(huán)提取三相電壓的相位。

進(jìn)一步的,所述并網(wǎng)逆變器為5kw的單相電壓源型逆變器。

本發(fā)明提供的一種并網(wǎng)逆變器控制方法,通過在電網(wǎng)電流反饋控制環(huán)的基礎(chǔ)上,同時(shí)采用了電容電流前饋控制和電網(wǎng)電壓前饋控制,利用電容電流前饋環(huán)節(jié)補(bǔ)償了電網(wǎng)電壓二次微分前饋項(xiàng),從而不僅能夠保證網(wǎng)側(cè)電流不受電網(wǎng)電壓的擾動(dòng)影響,同時(shí)使整個(gè)系統(tǒng)從三階系統(tǒng)降為一階系統(tǒng),消除了lcl濾波器 諧振頻率處的幅值增益尖峰,從而使系統(tǒng)可以獲得較大的穩(wěn)定預(yù)度,且簡(jiǎn)化了電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的并網(wǎng)逆變器控制方法的流程圖;

圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的并網(wǎng)逆變器控制方法的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是,如果不沖突,本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合,均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例一

本發(fā)明實(shí)施例一提供一種并網(wǎng)逆變器控制方法,其中,所述并網(wǎng)逆變器為5kw的單相電壓源型逆變器。如圖1所示,該方法包括:

101、采集電網(wǎng)側(cè)線電壓,網(wǎng)側(cè)電流;

102、根據(jù)所述電網(wǎng)側(cè)線電壓計(jì)算三相相電壓;

其中,所述根據(jù)所述電網(wǎng)側(cè)線電壓計(jì)算三相相電壓具體是采用對(duì)稱分量法計(jì)算三相相電壓。

所述三相相電壓通過如下公式計(jì)算:

其中,ua、ub、uc分別為三相相電壓,uab、uca、ubc分別為三個(gè)線電壓。

103、提取所述三相相電壓的相位,將所述的相位與給定的電網(wǎng)電流峰值相 乘,得到網(wǎng)側(cè)電流給定信號(hào);

本實(shí)施例中,利用鎖相環(huán)pll提取三相電壓的相位。

104、將所述網(wǎng)側(cè)電流給定信號(hào)與所述網(wǎng)側(cè)電流相比較,得到電流誤差信號(hào),利用電流調(diào)節(jié)器對(duì)所述電流誤差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié),得到指令信號(hào);

其中,所述電流調(diào)節(jié)器為pi控制器或pr控制器。

105、采集lcl型濾波器的電容電流;根據(jù)前饋傳遞函數(shù)對(duì)所述電容電流進(jìn)行前饋運(yùn)算處理,得到電流前饋信號(hào)。

其中,所述前饋傳遞函數(shù)為hc(s)=l1s/kpwm,kpwm為pwm比例增益l1為逆變側(cè)電感的電感值,s為拉普拉斯算子。

106、將所述電網(wǎng)電壓與前饋比例系數(shù)k相乘,得到電壓前饋信號(hào)。

其中,所述前饋比例系數(shù)k=1/kpwm,kpwm=vdc/vcm,vdc為直流母線電壓,vcm為三角載波幅值。

107、將所述指令信號(hào)、電流前饋信號(hào)和電壓前饋信號(hào)相加,得到調(diào)制信號(hào),將所述調(diào)制信號(hào)與給定的三角載波信號(hào)進(jìn)行比較,生成pwm波,將所述pwm波作為逆變器的驅(qū)動(dòng)脈沖,驅(qū)動(dòng)逆變器并網(wǎng)。

本發(fā)明提供的一種并網(wǎng)逆變器控制方法,通過在電網(wǎng)電流反饋控制環(huán)的基礎(chǔ)上,同時(shí)采用了電容電流前饋控制和電網(wǎng)電壓前饋控制,利用電容電流前饋環(huán)節(jié)補(bǔ)償了電網(wǎng)電壓二次微分前饋項(xiàng),從而不僅能夠保證網(wǎng)側(cè)電流不受電網(wǎng)電壓的擾動(dòng)影響,同時(shí)使整個(gè)系統(tǒng)從三階系統(tǒng)降為一階系統(tǒng),消除了lcl濾波器諧振頻率處的幅值增益尖峰,從而使系統(tǒng)可以獲得較大的穩(wěn)定預(yù)度,且簡(jiǎn)化了電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)。

實(shí)施例二

本發(fā)明實(shí)施例二提供一種并網(wǎng)逆變器控制方法,應(yīng)用于圖2所示的并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)中。

圖3為本發(fā)明并網(wǎng)逆變器控制方法的控制流程圖,本實(shí)施例中pwm控制采用單極倍頻spwm技術(shù),即超前臂工作在工頻模式,僅對(duì)滯后臂進(jìn)行調(diào)制。

本實(shí)施方式不僅采用了電網(wǎng)電壓前饋控制,而且引入了電容電流一階微分的前饋控制。電容電流前饋控制環(huán)境補(bǔ)償了電網(wǎng)電壓二次微分前饋項(xiàng),從而使得電網(wǎng)電壓前饋傳遞函數(shù)中只有比例項(xiàng),如圖3所示,可以得到,從電網(wǎng)電壓到網(wǎng)側(cè)電流的閉環(huán)傳遞函數(shù)為:

其中,il2(s)為網(wǎng)側(cè)電流;vg(s)為電網(wǎng)電壓;hg(s)為電網(wǎng)電壓前饋傳遞函數(shù);gc(s)為電流調(diào)節(jié)器,kpwm為pwm比例增益,且kpwm=vdc/vcm,vdc為直流母線電壓,vcm為三角載波幅值,l1,l2,c為lcl濾波器電感電容參數(shù)。

為完全消除電網(wǎng)電壓諧波的影響,令il2(s)=0,可以得到電網(wǎng)電壓前饋傳遞函數(shù)為:

hg(s)=1/kpwm

顯然,本實(shí)施方式中,電網(wǎng)電壓的前饋傳遞函數(shù)只有比例項(xiàng),即可完全消除電網(wǎng)電壓諧波對(duì)網(wǎng)側(cè)電流的影響。

根據(jù)圖3進(jìn)一步可得采用本實(shí)施方式時(shí),控制系統(tǒng)從網(wǎng)側(cè)電流給定信號(hào)到逆變器輸出的網(wǎng)側(cè)電流的開環(huán)傳遞函數(shù)為:

顯然,采用本實(shí)施方式后,控制系統(tǒng)降為一階系統(tǒng),此時(shí)電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)將與采用電感濾波器時(shí)完全一樣,系統(tǒng)穩(wěn)定裕度得到了本質(zhì)上的提高,系統(tǒng)帶寬可以取到很大而不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性,同時(shí)電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)在很大程度上得到了簡(jiǎn)化。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。

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