CN103825486A - 一种电压不对称暂降时光伏逆变器的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电压不对称暂降时光伏逆变器的控制方法，属于光伏发电控制技术领域。步骤包括：依据光伏电池数学模型和工程实用的电池参数搭建光伏阵列模型；电网电压正负序分量的提取；基于灵活有功无功控制FARC策略计算输出电流参考值，并分析基于FARC策略的逆变器输出功率波动率和输出电流谐波总畸变率；在静止坐标系下使用比例谐振PR控制器来设计并网电流控制结构。利用PSCAD/EMTDC软件搭建了相应的仿真模型。无论是在电网电压对称或不对称条件下都能很好的实现并网控制并具有较好的动态性能。优点在于，在于能够有效的实现电压不对称暂降时光伏逆变器的并网电流控制；且其输出功率波动率和输出电流总谐波畸变率比采用其他控制策略时小；有助于提高光伏电站的不对称故障穿越能力。

Description

一种电压不对称暂降时光伏逆变器的控制方法

技术领域

本发明属于光伏发电控制技术领域，特别是提供了一种电压不对称暂降时光伏逆变器的控制方法。 

背景技术

目前，绝大多数的光伏逆变器控制策略都是基于理想电网电压，不对称电压暂降条件下的控制策略却少有人研究。而实际上，不对称电压暂降时有发生，其原因主要是雷击、短路故障与大容量电机启动等。这种情况下，由于电网电压中负序分量的存在，电网电压和并网电流在同步旋转坐标系下均存在2倍频脉动，此时光伏逆变器若仍采用电网电压对称时的控制策略，将无法有效控制电流负序分量，不但会导致输出电流波形畸变，增加逆变器的谐波损耗，还会引起直流侧电压2倍工频波动，缩短直流侧电容的寿命；直流侧电压2次谐波又会引发逆变器输出功率波动，从而影响光伏电池的最大功率跟踪控制，降低光伏电池的转换效率，甚至会出现逆变器功率控制不稳定而烧毁逆变器。随着光伏发电在我国应用的快速增长，其在接入电网特殊运行情况下的工作特性应予以足够的关注，研究电压不对称暂降时光伏逆变器控制策略，提高光伏系统运行的稳定性是非常必要的。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种电压不对称暂降时光伏逆变器的控制方法，解决了实际电网中经常出现的不对称电压暂降，并满足实际工程的需要。 

光伏逆变器输出电流参考值计算和电流控制策略是电压不对称暂降时光伏逆变器控制的两个最主要问题。 

本发明依据瞬时功率理论，提出一种电压不对称暂降时输出电流参考值计算方法，并用比例谐振PR控制器设计并网电流控制结构。利用PSCAD/EMTDC软件搭建了相应的仿真模型。无论是在电网电压对称或不对称条件下都能很好的实现并网控制并具有较好的动态性能。本发明包括：光伏阵列、电网电压正负序分离部分、输出电流参考值计算部分和电流控制部分。包括以下步骤 

步骤1：依据光伏电池数学模型和工程实用的电池参数搭建光伏阵列模型； 

步骤2：电网电压正负序分量的提取； 

步骤3：基于灵活有功无功控制FARC策略计算输出电流参考值，并分析基于FARC策略的逆变器输出功率波动率和输出电流谐波总畸变率； 

步骤4：在静止坐标系下使用比例谐振PR控制器来设计并网电流控制结构。 

在所述步骤1中，采用美国SEL实验室（Solar Energy Laboratory）提出的光伏电 池5参数模型,该模型采用光伏电池单二极管等效物理数学模型来评估光伏阵列的输出性能，其等效电路为一个电流源并联一个反向二极管和一个等效并联电阻，然后再串联一个等效串联电阻，共包含5个参数：光生电流（I_pv）、二极管反向饱和漏电流（I_o）、理想因子（a）、等效并联电阻（R_p）和等效串联电阻（R_s）。5参数光伏电池模型的I-V特性为： 

$I=I_{\mathrm{pv}}-I_0[\exp \left(\frac{V+R_{s}I}{V_{t}a}\right)-1]-\frac{V+R_{s}I}{R_p}$

在所述步骤2中，使用对称分量法，可从不对称三相电压中提取出正、负序电压分量，正、负、零序电压提取公式分别为： 

$\left[\begin{array}{c}{v}_a^{+}\\ v_b^{+}\\ v_c^{+}\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& a& a^2\\ a^2& 1& a\\ a& a^2& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_a\\ v_b\\ v_c\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{c}{v}_a^{-}\\ v_b^{-}\\ v_c^{-}\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& a^2& a\\ a& 1& a^2\\ a^2& a& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_a\\ v_b\\ v_c\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{c}{v}_a^0\\ v_b^0\\ v_c^0\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ 1& 1& 1\\ 1& 1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_a\\ v_b\\ v_c\end{array}\right]$

在所述步骤3中，通过引入一个变量k提出了一种灵活的光伏逆变器输出电流参考值计算方法FARC，电压不对称暂降时基于FARC策略的光伏逆变器输出电流参考值表达式为： 

$i=i_p+i_q=\frac{\mathrm{Pv}+Q{v}_{\⊥}}{{\left|v^{+}\right|}^2+k{v}^{+}\·v^{-}+{\left|v^{-}\right|}^2}$

式中，k为引入的一个变量且0≤k≤2。 

通过对FARC策略的分析给出基于FARC策略的光伏逆变器输出有功、无功功率波动率和输出电流总谐波畸变率的计算方法，同时给出了输出功率波动率和电流总谐波畸变率曲线，继而分析了影响输出功率波动和电流谐波的因素。 

采用FARC策略的光伏逆变器输出有功功率、无功功率波动率为： 

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δp}={\left|\frac{p-P}{P}\right|}_{\max }=\frac{\mathrm{\ϵ}(2-k)}{1+{\mathrm{\ϵ}}^2-\mathrm{\ϵk}}\\ \mathrm{\Δq}={\left|\frac{q-Q}{Q}\right|}_{\max }=\frac{\mathrm{\ϵ}(2-k)}{1+{\mathrm{\ϵ}}^2-\mathrm{\ϵk}}\end{array}$

采用FARC策略的光伏逆变器输出电流总谐波畸变率为： 

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{THD}=\frac{\sqrt{M}-\sqrt{N}}{2{\left[\mathrm{MN}\right]}^{1/4}}\\ M=1+{\mathrm{\ϵ}}^2+\mathrm{\ϵk}\\ N=1+{\mathrm{\ϵ}}^2-\mathrm{\ϵk}\end{array}\right.$

式中，ε为电压不平衡度。 

逆变器输出受k值的影响很大，k=0时（AARC策略），逆变器输出有功/无功功率波动率为52%，电流谐波总畸变率为0%；k=1时，逆变器输出有功/无功功率波动率为32%，电流谐波总畸变率为15%；k=1.5时，逆变器输出有功/无功功率波动率为19%，电流谐波总畸变率为23%；k=2时（IARC策略），逆变器输出有功/无功功率波动率为0%，电流谐波总畸变率为31%。可见，FARC策略能够避免了AARC策略带来的功率波动过大和IARC策略带来的电流谐波过大的问题。随着k的增大，逆变器输出功率波动率减小，输出电流谐波含量增大。虽然功率波动和谐波含量无法同时达到最优，但是可以发现k值在1.5附近时，逆变器输出功率波动和电流谐波含量都相对较小。 

本发明在前人提出的瞬时有功无功控制（instantaneous active–reactive control，IARC）和平均有功无功控制（average active reactive control，AARC）的基础上提出了一种带变量的基于灵活有功无功控制（flexible active reactive control，FARC）的输出电流参考值计算方法；为获得更好的动态性能，在静止坐标系下使用比例谐振PR控制器设计电流控制结构以实现对电流正负序的同时控制。本发明的益处在于采用该控制策略的光伏逆变器能够有效的实现电压不对称暂降时的并网电流控制；且其输出功率波动率和输出电流总谐波畸变率比采用其他控制策略时要小；能够大大提高光伏电站的不对称故障穿越能力。 

附图说明

图1 光伏系统仿真模型。 

图2为5参数光伏电池模型等效电路。 

图3 不对称电压暂降条件下基于FARC策略的光伏逆变器输出功率曲线。 

图4 不对称电压暂降条件下基于FARC策略的光伏逆变器输出电流总谐波畸变率曲线。 

图5光伏逆变器的拓扑结构。 

图6电压正负序分量模块和基于灵活有功无功控制策略的输出电流参考值计算 模块。 

图7基于比例谐振PR控制器的电流控制结构。 

图8不对称电压暂降条件下光伏逆变器控制系统框图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图1、2、3、4、5、6、7、8，对其进行详细描述。 

步骤1：搭建光伏阵列模型，如图1所示。 

采用美国SEL实验室（Solar Energy Laboratory）提出的5参数光伏电池模型来搭建光伏阵列模型,该电池模型采用光伏电池单二极管等效物理数学模型来评估光伏阵列的输出性能。如图2所示，该电池模型的等效电路为一个电流源并联一个反向二极管和一个等效并联电阻，然后再串联一个等效串联电阻，共包含5个参数：光生电流（I_pv）、二极管反向饱和漏电流（Io）、理想因子（a）、等效并联电阻（R_p）和等效串联电阻（Rs）。光伏电池输出特性I-V方程如式（1）所示。 

$I=I_{\mathrm{pv}}-I_0[\exp \left(\frac{V+R_{s}I}{V_{t}a}\right)-1]-\frac{V+R_{s}I}{R_p}---\left(1\right)$

步骤2：电网电压正负序分量的提取。 

电网电压的正负序分量可以根据对称分量法，按（2）、（3）、（4）进行提取。 

$\left[\begin{array}{c}{v}_a^{+}\\ v_b^{+}\\ v_c^{+}\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& a& a^2\\ a^2& 1& a\\ a& a^2& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_a\\ v_b\\ v_c\end{array}\right]---\left(2\right)$

$\left[\begin{array}{c}{v}_a^{-}\\ v_b^{-}\\ v_c^{-}\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& a^2& a\\ a& 1& a^2\\ a^2& a& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_a\\ v_b\\ v_c\end{array}\right]---\left(3\right)$

$\left[\begin{array}{c}{v}_a^0\\ v_b^0\\ v_c^0\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ 1& 1& 1\\ 1& 1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_a\\ v_b\\ v_c\end{array}\right]---\left(4\right)$

步骤3：计算基于灵活有功无功控制FARC策略的输出电流参考值，并分析基于FARC策略的逆变器输出功率波动率和输出电流谐波总畸变率。基于灵活有功无功控制FARC策略的输出电流参考值计算模块如图6所示。 

根据瞬时功率理论，电压不对称暂降时可由给定有功、无功功率和电网电压求得输出电流参考值。西班牙学者P.Rodrigue分别提出了瞬时有功无功控制IARC和平均有功无功控制AARC以获得逆变器输出电流参考值。 

由瞬时功率理论： 

P＝v·i_p，Q＝v_⊥·i_p    (5) 

令： 

$i_p=\frac{P}{{\left|v\right|}^2}v;i_q=\frac{Q}{{\left|v\right|}^2}{v}_{\⊥}---\left(6\right)$

其中，P，Q是功率参考值；v_⊥是与电压向量v正交的向量（超前90度）；｜v｜²

为电压向量模值，由下式得到： 

|v｜²＝|v⁺|²+|v^-|²+2v⁺·v^-

                                                       （7） 

＝|v⁺|²+|v^-|²+2|v⁺||v^-|cos(2ωt+φ⁺-φ^-) 

其中，v⁺，v^-分别为电压向量v的正负序分量，φ⁺、φ^-分别为电压正、负序分量的初相位。 

由式（6）、（7）可得基于IARC策略的逆变器输出电流参考值表达式，如式（8）所示。 

$i_{\mathrm{IARC}}=\frac{\mathrm{Pv}+Q{v}_{\⊥}}{{\left|v^{+}\right|}^2+2v^{+}\·v^{-}+{\left|v^{-}\right|}^2}---\left(8\right)$

基于IARC策略的逆变器能够准确的按照给定的功率输出有功、无功功率，但是由于电网电压不对称时|v|²有2倍频振荡项，使得其输出电流参考值含有大量的谐波。另外，IARC策略对电流控制的动态性能要求很高。 

为解决IARC策略的输出电流谐波含量较大的问题，AARC策略的输出电流参考值表达式如式（9）。 

$i_{\mathrm{AARC}}=\frac{\mathrm{Pv}+Q{v}_{\⊥}}{{\left|v^{+}\right|}^2+{\left|v^{-}\right|}^2}---\left(9\right)$

基于AARC策略的逆变器输出电流不含谐波，但是，其输出有功、无功功率却含有很大的波动。 

若能有效的将IARC和AARC策略结合起来，则有望得到一种能够同时减小输出功率波动和输出电流谐波的电流参考值算法。本专利通过分析IARC和AARC的参考电流表达式（8）和（9），提出了灵活有功无功控制FARC策略，得到的输出电流参考值表达式如下所示。 

$i_{\mathrm{FARC}}=\frac{\mathrm{Pv}+Q{v}_{\⊥}}{{\left|v^{+}\right|}^2+k{v}^{+}\·v^{-}+{\left|v^{-}\right|}^2}---\left(10\right)$

式中，k为引入的一个变量且0≤k≤2，k=0时，式（10）变为式（9），即FARC策略变为AARC策略；k=2时，式（10）变为式（8），即FARC策略变为IARC策略。 

为验证FARC策略的优异性，进一步推导基于FARC策略的逆变器输出功率波动率和输出电流参考值总谐波畸变率，结果如下所示。 

由式（10）可得采用FARC策略的逆变器输出有功、无功功率为： 

$\begin{array}{c}p=v\·i=P[1+\frac{(2-k)\left|v^{+}\right|\left|v^{-}\right|}{{\left|v^{+}\right|}^2+k{v}^{+}\·v^{-}+{\left|v^{-}\right|}^2}\cos (2\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}^{+}-{\mathrm{\φ}}^{-})]\\ q=v_{\⊥}\·i=Q[1+\frac{(2-k)\left|v^{+}\right|\left|v^{-}\right|}{{\left|v^{+}\right|}^2+k{v}^{+}\·v^{-}+{\left|v^{-}\right|}^2}\cos (2\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}^{+}-{\mathrm{\φ}}^{-})]\end{array}---\left(11\right)$

式中p和P分别为逆变器输出有功功率和有功功率的参考值；q和Q分别为输出无功功率和无功功率的参考值。 

进一步得到采用FARC策略的逆变器输出有功、无功功率波动率为： 

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δp}={\left|\frac{p-P}{P}\right|}_{\max }=\frac{\mathrm{\ϵ}(2-k)}{1+{\mathrm{\ϵ}}^2-\mathrm{\ϵk}}\\ \mathrm{\Δq}={\left|\frac{q-Q}{Q}\right|}_{\max }=\frac{\mathrm{\ϵ}(2-k)}{1+{\mathrm{\ϵ}}^2-\mathrm{\ϵk}}\end{array}---\left(12\right)$

式中，ε为电压不平衡度，其表达式如下： 

$\mathrm{\ϵ}=\frac{V^{-}}{V^{+}}---\left(13\right)$

式中，V⁺、V^-分别为电压正、负序分量的幅值。 

由于电网电压v可表示为： 

$\begin{array}{c}v=(v_a,v_b,v_c)=\\ \left[\begin{array}{c}{V}^{+}\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}^{+})+V^{-}\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}^{-})\\ V^{+}\cos (\mathrm{\ωt}-\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\φ}}^{+})+V^{-}\cos (\mathrm{\ω}t+\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\φ}}^{-})\\ V^{+}\cos (\mathrm{\ωt}+\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\φ}}^{+})+V^{-}\cos (\mathrm{\ωt}-\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\φ}}^{-})\end{array}\right]\end{array}---\left(14\right)$

则由式（10）、（13）、（14）可得三相输出电流参考值为： 

$\left\{\begin{array}{c}{i}_a=\frac{2}{3V^{+}}\frac{(1+\mathrm{\ϵ})P\cos \mathrm{\ωt}+(1-\mathrm{\ϵ})Q\sin \mathrm{\ωt}}{1+{\mathrm{\ϵ}}^2+\mathrm{\ϵ}k\cos 2\mathrm{\ωt}}\\ i_b=\frac{1}{3V^{+}}\frac{(1-\mathrm{\ϵ})(\sqrt{3}P-Q)\sin \mathrm{\ωt}-(1+\mathrm{\ϵ})(\sqrt{3}Q+P)\cos \mathrm{\ωt}}{1+{\mathrm{\ϵ}}^2+\mathrm{\ϵ}k\cos 2\mathrm{\ωt}}\\ i_c=\frac{1}{3V^{+}}\frac{(\mathrm{\ϵ}-1)(\sqrt{3}P+Q)\sin \mathrm{\ωt}+(1+\mathrm{\ϵ})(\sqrt{3}Q-P)\cos \mathrm{\ωt}}{1+{\mathrm{\ϵ}}^2+\mathrm{\ϵ}k\cos 2\mathrm{\ωt}}\end{array}\right.---\left(15\right)$

由于三相电流谐波含量相等，以A相输出电流为例进行分析。 

A相电流中的基波分量为: 

i_a1＝a₁cosωt+b₁sinωt    (16) 

其中： 

$\begin{array}{c}{a}_1=\frac{2}{T}{\∫}_0^T{i}_a\cos \mathrm{\ωtdt}\\ b_1=\frac{2}{T}{\∫}_0^T{i}_a\sin \mathrm{\ωtdt}\end{array}---\left(17\right)$

A相参考电流谐波总畸变率THD为： 

$\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{rms}}=\sqrt{\frac{1}{T}{\∫}_0^T{i}_0^2\mathrm{dt}}\\ i_{1\mathrm{rms}}=\sqrt{\frac{a_1^2+b_1^2}{2}}\\ \text{THD=}\frac{\sqrt{i_{\mathrm{rms}}^2-i_{1\mathrm{rms}}^2}}{i_{1\mathrm{rms}}}\end{array}---\left(18\right)$

将式（15）中i_a的表达式代入式（17）、（18）中，可得输出电流谐波总畸变率THD： 

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{THD}=\frac{\sqrt{M}-\sqrt{N}}{2{\left[\mathrm{MN}\right]}^{1/4}}\\ M=1+{\mathrm{\ϵ}}^2+\mathrm{\ϵk}\\ N=1+{\mathrm{\ϵ}}^2-\mathrm{\ϵk}\end{array}\right.---\left(19\right)$

式中，ε为电压不平衡度。 

不对称电压暂降条件下光伏逆变器输出有功、无功功率波动率和输出电流谐波总畸变率曲线分别如图3、图4所示。可见，逆变器的输出功率和输出电流谐波受k值的影响很大。电网电压不平衡度ε=0.3，当k=0时（AARC策略），逆变器输出有功/无功功率波动率为52%，参考电流谐波总畸变率为0%；k=1时，逆变器输出有功/无功功率波动率为32%，参考电流谐波总畸变率为15%；k=1.5时，逆变器输出有功/无功功率波动率为19%，参考电流谐波总畸变率为23%；k=2时（IARC策略），逆变器输出有功/无功功率波动率为0%，参考电流谐波总畸变率为31%。可见，输出电流参考值算法IARC能够准确的控制功率，但是并网电流含有较大的谐波；AARC算法的并网电流谐波很少，但是输出功率有较大的波动。基于FARC策略的输出电流参考值，通过调节变量k可一定程度的减小有功、无功功率波动和输出电流谐波。虽然功率波动和电流总谐波畸变率无法同时达到最优，但是可以发现k值在1.5附近时，功率波动和谐波含量都相对较小。 

步骤4：在静止坐标系下使用比例谐振PR控制器来设计并网电流控制结构。 

电压不对称暂降时光伏逆变器的控制结构通常选用双同步参考坐标系电流控制器，正向同步旋转坐标系用于正序电流控制，反向同步旋转坐标系则用于负序电流控制。该发明中使用的是静止坐标下的比例谐振PR控制器。由于比例谐振PR控制器对其谐振频率±ω上的分量具有无限增益，使用静止坐标系下的比例谐振PR控制器来控制电流能够实现对电流正负序分量的同时控制。该系统只需要两个PR控制器 来分别调节αβ轴上的分量，控制简单，动态性能好。基于比例谐振PR控制器的电流控制结构如图7所示，整个光伏逆变器的控制系统仿真模型如图8所示。 

综上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。 

Claims (2)

1.一种电压不对称暂降时光伏逆变器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：依据光伏电池数学模型和工程实用的电池参数搭建光伏阵列模型；

采用美国SEL实验室提出的光伏电池5参数模型,该模型采用光伏电池单二极管等效物理数学模型来评估光伏阵列的输出性能，其等效电路为一个电流源并联一个反向二极管和一个等效并联电阻，然后再串联一个等效串联电阻，共包含5个参数：光生电流I_pv、二极管反向饱和漏电流I_o、理想因子a、等效并联电阻R_p和等效串联电阻R_s；5参数光伏电池模型的I-V特性为：

$I=I_{\mathrm{pv}}-I_0[\exp \left(\frac{V+R_{s}I}{V_{t}a}\right)-1]-\frac{V+R_{s}I}{R_p}$

步骤2：根据对称分量法，从三相电网电压中提取出电压正、负序分量；

所述的对称分量法，从不对称三相电压中提取出正、负序电压分量，正、负、零序电压提取公式分别为：

$\left[\begin{array}{c}{v}_a^{+}\\ v_b^{+}\\ v_c^{+}\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& a& a^2\\ a^2& 1& a\\ a& a^2& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_a\\ v_b\\ v_c\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{c}{v}_a^{-}\\ v_b^{-}\\ v_c^{-}\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& a^2& a\\ a& 1& a^2\\ a^2& a& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_a\\ v_b\\ v_c\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{c}{v}_a^0\\ v_b^0\\ v_c^0\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ 1& 1& 1\\ 1& 1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_a\\ v_b\\ v_c\end{array}\right]$

步骤3：基于有功无功控制FARC策略计算输出电流参考值，并分析基于FARC策略的逆变器输出功率波动率和输出电流谐波总畸变率；

通过引入一个变量k提出了一种灵活的光伏逆变器输出电流参考值计算方法FARC，电压不对称暂降时基于FARC策略的光伏逆变器输出电流参考值表达式为：

$i=i_p+i_q=\frac{\mathrm{Pv}+Q{v}_{\⊥}}{{\left|v^{+}\right|}^2+k{v}^{+}\·v^{-}+{\left|v^{-}\right|}^2}$

式中，k为引入的一个变量且0≤k≤2。

通过对FARC策略的分析给出基于FARC策略的光伏逆变器输出有功、无功功率波动率和输出电流总谐波畸变率的计算方法，同时给出了输出功率波动率和电流总谐波畸变率曲线，继而分析了影响输出功率波动和电流谐波的因素；

步骤4：在静止坐标系下使用比例谐振PR控制器来设计并网电流控制结构。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，采用FARC策略的光伏逆变器输出有功功率、无功功率波动率为：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δp}={\left|\frac{p-P}{P}\right|}_{\max }=\frac{\mathrm{\ϵ}(2-k)}{1+{\mathrm{\ϵ}}^2-\mathrm{\ϵk}}\\ \mathrm{\Δq}={\left|\frac{q-Q}{Q}\right|}_{\max }=\frac{\mathrm{\ϵ}(2-k)}{1+{\mathrm{\ϵ}}^2-\mathrm{\ϵk}}\end{array}$

采用FARC策略的光伏逆变器输出电流总谐波畸变率为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{THD}=\frac{\sqrt{M}-\sqrt{N}}{2{\left[\mathrm{MN}\right]}^{1/4}}\\ M=1+{\mathrm{\ϵ}}^2+\mathrm{\ϵk}\\ N=1+{\mathrm{\ϵ}}^2-\mathrm{\ϵk}\end{array}\right.$

式中，ε为电压不平衡度；

k=0时AARC策略，逆变器输出有功/无功功率波动率为52%，电流谐波总畸变率为0%；k=1时，逆变器输出有功/无功功率波动率为32%，电流谐波总畸变率为15%；k=1.5时，逆变器输出有功/无功功率波动率为19%，电流谐波总畸变率为23%；k=2时IARC策略，逆变器输出有功/无功功率波动率为0%，电流谐波总畸变率为31%；FARC策略能够避免AARC策略带来的功率波动过大和IARC策略带来的电流谐波过大的问题；随着k的增大，逆变器输出功率波动率减小，输出电流谐波含量增大；k值在1.5附近时，逆变器输出功率波动和电流谐波含量都相对较小。

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