CN105634006A - 一种并网逆变器控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种并网逆变器控制方法及系统，其中，所述方法包括：检测获得母线电压；对所述母线电压进行消除谐波处理，得到检测电压；计算所述检测电压和预设标准电压的电压差；根据所述电压差，生成标准电流；获取变换器输出端的电流，对所述获取的电流进行滤波处理，得到检测电流；根据所述检测电流和所述标准电流计算其两者之间的电流差；根据所述电流差，生成控制信号；所述控制信号用于控制变换器生成输出电流。本发明降低母线电压谐波对并网电流质量的影响。

Description

一种并网逆变器控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电力电子控制领域，具体而言，涉及并网逆变器控制方法及系统。
背景技术
随着太阳能应用技术的发展，光伏发电系统的主流发展趋势无疑将是并网光伏发电。而作为光伏并网发电系统关键装置之一的并网逆变器，其运行性能则直接影响光伏并网发电系统的安全、可靠和高效率运行。一般来说，对于户用型中、小功率光伏并网发电系统，其并网逆变器主电路常采用单相拓扑结构，以适配单相电网；而对于集中型大功率光伏并网发电系统，其并网逆变器主电路常采用三相拓扑结构，以适配三相电网。
目前，并网逆变器一般为单相或者为三相逆变器，并且为双环控制，外环为电压环，内环为电流环。该双环控制的并网逆变器在电压环控制中需要采样母线电压，单相并网逆变器母线电压存在二次纹波，三相并网逆变器母线电压存在六次纹波，而母线电压中n次谐波导致并网电流中存在n+1次谐波，该n+1次谐波可能导致母线电压中增加新的谐波次数，所增加的新谐波次数进一步影响并网电流，从而影响并网电流的质量。
针对如何解决现有的降低母线电压谐波对并网电流质量的影响，目前尚未提出有效的解决方式。
发明内容
本发明实施例提供了一种并网逆变器控制方法及系统，以降低母线电压谐波对并网电流质量的影响。
在一个实施方式中，一种并网逆变器控制方法，包括：
检测获得母线电压；
对所述母线电压进行消除谐波处理，得到检测电压；
计算所述检测电压和预设标准电压的电压差；
根据所述电压差，生成标准电流；
获取变换器输出端的电流，对所述获取的电流进行滤波处理，得到检测电流；
根据所述检测电流和所述标准电流计算其两者之间的电流差；
根据所述电流差，生成控制信号；所述控制信号用于控制变换器生成输出电流。
在一个实施方式中，所述对母线电压进行消除谐波处理，具体包括：利用陷波器对所述母线电压进行消除谐波处理。
在一个实施方式中，所述陷波器采用非理想陷波器。
在一个实施方式中，所述利用陷波器对所述母线电压进行消除谐波处理之前，还包括：利用低通滤波器对上述母线电压进行滤波；相应地，利用陷波器对所述滤波后的母线电压进行消除谐波处理。
在一个实施方式中，所述对获取的变换器输出端的电流进行滤波处理，包括：对所述获取的变换器输出端的电流进行低通滤波处理。
在一个实施方式中，所述根据电流差生成控制信号，具体采用空间矢量脉宽调制控制算法或正弦脉宽调制控制算法实现。
在一个实施方式中，所述根据电压差生成标准电流，通过电压环控制器实现。
在一个实施方式中，所述母线电压和所述标准电压包括：任意相数的电压。
在一个实施方式中，一种并网逆变器控制系统，包括：母线电压获取模块、谐波消除模块、电压差计算模块、标准电流生成模块、检测电流模块、电流差计算模块、控制信号生成模块和变换器；其中，
所述母线电压获取模块，用于检测获得所述变换器输出的母线电压；
所述谐波消除模块，用于对所述母线电压获取模块获取的母线电压进行消除谐波处理，得到检测电压；
所述电压差计算模块，用于计算所述谐波消除模块得到的检测电压和预设标准电压的电压差；
所述标准电流生成模块，用于根据所述电压差计算模块得到的电压差，生成标准电流；
所述检测电流模块，用于获取变换器输出端的电流，对所述获取的电流进行滤波处理，得到检测电流；
所述电流差计算模块，用于根据所述检测电流模块得到的检测电流和所述标准电流生成模块生成的标准电流计算其两者之间的电流差；
所述控制信号生成模块，用于根据所述电流差计算模块计算得到的电流差，生成控制信号；所述控制信号用于控制所述变换器生成输出电流；
所述变换器，用于根据所述控制信号生成模块生成的控制信号，生成输出电流。
在一个实施方式中，所述系统还包括：低通滤波模块，用于对所述母线电压获取模块获取的母线电压进行滤波；相应地，所述谐波消除模块，用于对所述低通滤波模块处理后的母线电压进行消除谐波处理，得到检测电压。
在上述实施例中，利用陷波器对获得的母线电压中的谐波进行滤除，可以进一步消除控制信号中的更高次谐波，从而可以降低母线电压谐波对并网电流质量的影响，可以保证变换器输出电流的质量。另一方面，由于消除谐波的效果较好，实施过程中可以减小母线电容的个数，降低了硬件设计的难度、节省了硬件设计的成本。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的并网逆变器控制方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的并网逆变器控制方法的原理图；
图3是根据本发明实施例的并网逆变控制系统的模块图。
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明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1是根据本发明实施例的并网逆变器控制方法的流程图。如图1所示，所述并网逆变器控制方法可以包括：
S101：检测获得母线电压。
可以检测获得母线电压，所述母线电压可以是变换器输出的电压。
S102：对所述母线电压进行消除谐波的处理，得到检测电压。
可以对所述母线电压进行消除谐波的处理。具体地，可以利用陷波器实现。理想陷波器只对某一频率的谐波具有较好滤除作用，对其他频率的谐波基本无滤除效果，而在实际应用中，母线电压谐波频率并不是一个固定数值，存在一定变化，因此，可以采用非理想陷波器。所述非理想陷波器的带宽和滤波深度可以根据实际试验结果进行确定，以保证所述变换器输出的电流为正弦电流。
所述母线电压的谐波的相数通常是母线电压相数的2倍。通过对所述母线电压进行消除谐波的处理，可以得到检测电压。
假设电压的相数为n，通过利用陷波器对母线电压中的2n次谐波进行滤除，可以进一步消除控制信号中的2n+1次谐波，从而可以保证变换器输出的电流质量。
在另一个实施方式中，在对所述母线电压进行消除谐波处理之前，所述方法还可以包括：利用低通滤波器对上述母线电压进行滤波；相应地，可以利用陷波器对所述滤波后的母线电压进行消除谐波处理。
S103：计算所述检测电压和预设标准电压的电压差。
可以计算所述检测电压和预设标准电压的电压差。所述母线电压和所述标准电压可以是任意相数的电压。所述母线电压和所述标准电压的相数可以相同。
S104：根据所述电压差，得到标准电流。
根据所述电压差，可以生成标准电流。具体地，可以利用电压环控制器实现。所述电压环控制器可以是现有的电压环控制器，本申请对此并不作出限定。
S105：获取变换器输出的电流，对所述电流进行滤波处理，得到检测电流。
可以获取变换器输出的电流，对所述电缆进行滤波处理，得到检测电流。所述滤波处理可以是低通滤波处理。
S106：根据所述检测电流和所述标准电流计算其两者之间的电流差。
根据所述检测电流和所述标准电流可以计算其两者之间的电流差。
S107：根据所述电流差，生成控制信号。
根据所述电流差，可以生成控制信号。所述控制信号可以用于控制变换器，以使控制器输出电流。
所述根据电流差生成控制信号，具体可以采用SVPWM(空间矢量脉宽调制，SpaceVectorPulseWidthModulation)控制算法或SPWM(正弦脉冲宽度调制，SinusoidalPulseWidthModulation)控制算法实现。
图2是根据本发明实施例的并网逆变器控制方法的原理图。如图2所示，图中Vref可以表示预设标准电压；Vdc可以表示检测电压。所述检测电压是所述母线电压经过地波滤波器和陷波器进行滤波处理后得到的电压。所述预设标准电压和所述检测电压的差，通过电压环控制器的处理，可以得到标准电流，可以用Iref表示标准电流。Iac表示经过滤波处理的变换器输出的检测电流。所述标准电流和所述检测电流的电流差利用电流环控制器进行处理，可以生成控制信号。所述控制信号用于控制所述变换器输出电流。通过利用陷波器对母线电压进行处理，可以降低甚至消除2n次低谐波，例如二次谐波或六次谐波，从而可以防止生成2n+1次谐波，保证并网电流的质量。其中，所述n为电压的相数。另一方面，实施过程中，由于母线电压谐波大小与母线电容有关，所述母线电容越大，所述母线电压谐波越小；由于本申请并网逆变器控制方法可以有效消除母线电压谐波，所以可以减小母线电容个数，对增大的母线电压谐波利用本申请的方法进行消除即可。
从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：利用陷波器对获得的母线电压中的谐波进行滤除，可以进一步消除控制信号中的更高次谐波，从而可以降低母线电压谐波对并网电流质量的影响，可以保证变换器输出电流的质量。另一方面，由于消除谐波的效果较好，可以减小母线电容的个数，降低了硬件设计的难度、节省了硬件设计的成本。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种并网逆变器控制系统，如下面的实施例所述。由于并网逆变器控制系统解决问题的原理与并网逆变器控制方法相似，因此并网逆变器控制系统的实施可以参见并网逆变器控制方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图3是本发明实施例的并网逆变控制系统的模块图，如图3所示，包括：所述系统可以包括：母线电压获取模块301、谐波消除模块302、电压差计算模块303、标准电流生成模块304、检测电流模块305、电流差计算模块306、控制信号生成模块307和变换器308；其中，
所述母线电压获取模块301，可以用于检测获得所述变换器308输出的母线电压。
所述谐波消除模块302，可以用于对所述母线电压获取模块301获取的母线电压进行消除谐波处理，得到检测电压。
所述电压差计算模块303，可以用于计算所述谐波消除模块302得到的检测电压和预设标准电压的电压差。
所述标准电流生成模块304，可以用于根据所述电压差计算模块303得到的电压差，生成标准电流。
所述检测电流模块305，可以用于获取变换器308输出端的电流，对所述获取的电流进行滤波处理，得到检测电流。
所述电流差计算模块306，可以用于根据所述检测电流模块305得到的检测电流和所述标准电流生成模块304生成的标准电流计算其两者之间的电流差。
所述控制信号生成模块307，可以用于根据所述电流差计算模块306计算得到的电流差，生成控制信号；所述控制信号用于控制所述变换器308生成输出电流。
所述变换器308可以用于根据所述控制信号生成模块307生成的控制信号，生成输出电流。
进一步地，所述并网逆变控制系统还可以包括：低通滤波模块309，可以用于对所述母线电压获取模块301获取的母线电压进行滤波，相应地，所述谐波消除模块302，可以用于对所述低通滤波模块309处理后的母线电压进行消除谐波处理，得到检测电压。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种并网逆变器控制方法，其特征在于，包括：
检测获得母线电压；
对所述母线电压进行消除谐波处理，得到检测电压；
计算所述检测电压和预设标准电压的电压差；
根据所述电压差，生成标准电流；
获取变换器输出端的电流，对所述获取的电流进行滤波处理，得到检测电流；
根据所述检测电流和所述标准电流计算其两者之间的电流差；
根据所述电流差，生成控制信号；所述控制信号用于控制变换器生成输出电流。
2.如权利要求1所述的一种并网逆变器控制方法，其特征在于，所述对母线电压进行消除谐波处理，具体包括：利用陷波器对所述母线电压进行消除谐波处理。
3.如权利要求2所述的一种并网逆变器控制方法，其特征在于，所述陷波器采用非理想陷波器。
4.如权利要求2所述的一种并网逆变器控制方法，其特征在于，所述利用陷波器对所述母线电压进行消除谐波处理之前，还包括：利用低通滤波器对上述母线电压进行滤波；
相应地，利用陷波器对所述滤波后的母线电压进行消除谐波处理。
5.如权利要求1所述的一种并网逆变器控制方法，其特征在于，所述对获取的变换器输出端的电流进行滤波处理，包括：对所述获取的变换器输出端的电流进行低通滤波处理。
6.如权利要求1所述的一种并网逆变器控制方法，其特征在于，所述根据电流差，生成控制信号，具体采用空间矢量脉宽调制控制算法或正弦脉冲宽度调制控制算法实现。
7.如权利要求1所述的一种并网逆变器控制方法，其特征在于，所述根据电压差生成标准电流，通过电压环控制器实现。
8.如权利要求1所述的一种并网逆变器控制方法，其特征在于，所述母线电压和所述标准电压包括：任意相数的电压。
9.一种并网逆变器控制系统，其特征在于，包括：母线电压获取模块、谐波消除模块、电压差计算模块、标准电流生成模块、检测电流模块、电流差计算模块、控制信号生成模块和变换器；其中，
所述母线电压获取模块，用于检测获得所述变换器输出的母线电压；
所述谐波消除模块，用于对所述母线电压获取模块获取的母线电压进行消除谐波处理，得到检测电压；
所述电压差计算模块，用于计算所述谐波消除模块得到的检测电压和预设标准电压的电压差；
所述标准电流生成模块，用于根据所述电压差计算模块得到的电压差，生成标准电流；
所述检测电流模块，用于获取变换器输出端的电流，对所述获取的电流进行滤波处理，得到检测电流；
所述电流差计算模块，用于根据所述检测电流模块得到的检测电流和所述标准电流生成模块生成的标准电流计算其两者之间的电流差；
所述控制信号生成模块，用于根据所述电流差计算模块计算得到的电流差，生成控制信号；所述控制信号用于控制所述变换器生成输出电流；
所述变换器，用于根据所述控制信号生成模块生成的控制信号，生成输出电流。
10.如权利要求9所述的一种并网逆变器控制系统，其特征在于，所述系统还包括：低通滤波模块，用于对所述母线电压获取模块获取的母线电压进行滤波；
相应地，所述谐波消除模块，用于对所述低通滤波模块处理后的母线电压进行消除谐波处理，得到检测电压。
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