CN105699780A - 并网逆变器市电阻抗侦测方法及功率因数校正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种并网逆变器市电阻抗侦测方法及功率因数校正方法及装置，涉及光伏逆变器的控制方法，包括：将直流母线电压V_bus设置在光伏阵列PV输入允许的最大电压，并且禁止最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；分别获得有功电流扰动和无功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值；根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗；获得无功电流补偿值；将所述无功电流补偿值叠加到无功电流上，与反馈无功电流做差后输入无功电流环的比例积分调节器PI。在市电阻抗情况下的市电端功率因数控制补偿，通过已侦测阻抗的估算值和功率因数、有功无功电流和输出电压的关系，进而实时对无功控制电流进行补偿。

Description

并网逆变器市电阻抗侦测方法及功率因数校正方法及装置

技术领域

本发明涉及光伏逆变器的控制方法，具体涉及一种并网逆变器市电阻抗侦测方法及功率因数校正方法及装置。

背景技术

随着化石能源的枯竭及其对环境造成的危害日趋严重，太阳能作为一种清洁能源得以迅猛发展，并网逆变器的应用变得更为广泛，其稳定性和高效性也越来越受到关注。光伏发电站通常建设在远离负荷中心、光照丰富的荒漠等偏远地区，光伏发电系统通过变压器和长距离输电线路与负荷连接，当变压器和长距离输电线路的等效阻抗较大时，电网及呈现弱电网特性，主要表现为并网电能质量低、电网电压波动大、谐振和功率因数质量差等问题。

发明内容

本发明为了解决并网电能功率因数质量差的问题，提出了一种并网逆变器市电阻抗侦测方法及功率因数校正方法及装置，实时对无功控制电流进行补偿。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种并网逆变器市电阻抗侦测方法，包括：

将直流母线电压V_bus设置在光伏阵列PV输入允许的最大电压，并且禁止最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

分别获得有功电流扰动和无功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值；

根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗。

优选地，获得有功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值包括：

禁止最大功率追踪单元MPPT功能，调节最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

优选地，获得无功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值包括：

启动第五比例积分调节器第二分量电流环的电流参考指令；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

优选地，根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗包括：

将有功电流扰动对应的逆变器输出电压值与无功电流扰动对应的逆变器输出电压值比较，获得逆变器输出电压矢量幅值的差值；

将有功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流与无功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流进行坐标变换，分别获得两相旋转直角坐标系的有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流；

根据获得的逆变器输出电压矢量幅值的差值、有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流，计算市电阻抗。

优选地，根据获得的逆变器输出电压矢量幅值的差值、有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流，计算市电阻抗包括：

根据如下公式计算市电阻抗：

$R_g=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{out}}{{\mathrm{\ΔI}}_d}$

${\mathrm{\ωL}}_g=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{out}}{{\mathrm{\ΔI}}_q}$

其中，R_g为市电电阻，wL_g为市电电抗，ΔV_out为逆变器输出电压矢量幅值的差值，ΔI_d为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第一差值分量，ΔI_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种并网逆变器功率因数校正方法，包括：

根据市电阻抗获得无功电流补偿值；

将所述无功电流补偿值叠加到无功电流上，与反馈无功电流做差后输入无功电流环的比例积分调节器PI。

优选地，根据市电阻抗获得无功电流补偿值包括：

根据如下公式获得有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量I_q：

$\frac{I_q}{I_s}=\frac{I_s{\mathrm{\ωL}}_g}{V_{out}};$

其中，wL_g为市电电抗，I_s为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量幅值；V_out为有功电流扰动对应的逆变器输出电压矢量幅值；I_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量；

将所述有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量I_q作为无功电流补偿值I_qcomp。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种并网逆变器市电阻抗侦测装置，包括：

扰动模块，用于将直流母线电压V_bus设置在光伏阵列PV输入允许的最大电压，并且禁止最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

采集模块，用于分别获得有功电流扰动和无功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值；

阻抗模块，用于根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗。

优选地，所述采集模块包括有功模块，所述有功模块用于：

禁止最大功率追踪单元MPPT功能，调节最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

优选地，所述采集模块包括无功模块，所述无功模块用于：

启动第五比例积分调节器第二分量电流环的电流参考指令；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

优选地，所述阻抗模块根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗包括：

将有功电流扰动对应的逆变器输出电压值与无功电流扰动对应的逆变器输出电压值比较，获得逆变器输出电压矢量幅值的差值；

将有功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流与无功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流进行坐标变换，分别获得两相旋转直角坐标系的有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流；

根据获得的逆变器输出电压矢量幅值的差值、有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流，计算市电阻抗。

优选地，所述阻抗模块根据获得的逆变器输出电压矢量幅值的差值、有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流，计算市电阻抗包括：

根据如下公式计算市电阻抗：

$R_g=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{out}}{{\mathrm{\ΔI}}_d}$

${\mathrm{\ωL}}_g=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{out}}{{\mathrm{\ΔI}}_q}$

其中，R_g为市电电阻，wL_g为市电电抗，ΔV_out为逆变器输出电压矢量幅值的差值，ΔI_d为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第一差值分量，ΔI_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种并网逆变器功率因数校正装置，包括：

反馈模块，用于根据市电阻抗获得无功电流补偿值；

补偿模块，用于将所述无功电流补偿值叠加到无功电流上，与反馈无功电流做差后输入无功电流环的比例积分调节器PI。

优选地，所述反馈模块根据市电阻抗获得无功电流补偿值包括：

根据如下公式获得有功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量I_q：

$\frac{I_q}{I_s}=\frac{I_s{\mathrm{\ωL}}_g}{V_{out}};$

其中，wL_g为市电电抗，I_s为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量幅值；V_out为有功电流扰动对应的逆变器输出电压矢量幅值；I_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量；

将所述有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量I_q作为无功电流补偿值I_qcomp。

本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明通过对市电阻抗情况进行侦测和估算以及对有功、无功控制电流的扰动控制，引起逆变器输出端电压的变化，进而分别估算出市电阻抗的电阻和电感部分，在市电阻抗情况下的市电端功率因数控制补偿，通过已侦测阻抗的估算值和功率因数、有功无功电流和输出电压的关系，进而实时对无功控制电流进行补偿。

附图说明

图1是本发明实施例的并网逆变器市电阻抗的控制框图；

图2是本发明实施例的并网逆变器市电阻抗侦测方法的流程图；

图3是本发明实施例的并网逆变器市电阻抗侦测装置的结构示意图；

图4是本发明实施例的并网逆变器功率因数校正方法的流程图；

图5是本发明实施例的并网逆变器功率因数校正装置的结构示意图；

图6为市电阻抗侦测有功、无功电流扰动信号示意图；

图7为无市电阻抗情况下的交流电压、电流矢量关系图；

图8为市电高阻抗情况下的交流电压、电流矢量关系图；

图9为市电高阻抗情况下有功电流扰动情况下的交流电压、电流矢量关系图；

图10为市电高阻抗情况下无功电流扰动情况下的交流电压、电流矢量关系图；

图11为市电端单位功率因数控制功率因数校正情况下的交流电压、电流矢量关系图；

图12为阻抗侦测和功率因数校正整个过程直流母线电压和PV电压的时序图。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，并网逆变器市电阻抗的侦测装置包括光伏阵列PV1，斩波升压单元2、逆变器3、滤波电路4和市电网5，还包括最大功率追踪支路、采集支路和空间矢量脉冲调制支路，其中，最大功率追踪支路包括依次相连的脉冲宽度调制单元6、第一比例积分调节器7、第二比例积分调节器8和最大功率追踪单元MPPT9，采集支路包括依次相连的锁相环10和坐标变换器11，空间矢量脉冲调制支路包括空间矢量脉冲调制单元SVPWM12、反坐标变换器13、第三比例积分调节器14、第四比例积分调节器15和第五比例积分调节器16。

其中，光伏阵列PV1，photovoltaicarray，将太阳光能转化为电能的装置；

斩波升压单元2，Boost，直流斩波升压环节(升压开关电源)，用于直流升压；

逆变器3，三相功率器件(多为IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管))逆变桥，用于将直流电压逆变为三相交流电压；

滤波电路4，多为LC滤波电路，有时也用LCL等其它形式拓扑，用于PWM脉冲型电压滤波和电流环控制等；

市电网5，市电或其它电网；

脉冲宽度调制单元6，直流PWM(脉冲宽度调制)，驱动Boost工作的脉冲信号，用于控制PV的电压；

第一比例积分调节器7，用于直流PWM占空比调节；

第二比例积分调节器8，用于直流电流的调节；

最大功率追踪单元MPPT9，MaximumPowerPointTracking，用于追踪PV的最大功率点；

锁相环10，用于锁定电网相位(市电相位同步)，提供用于DQ矢量控制的DQ轴电压；

坐标变换器11，进行Clark变换(三相静止坐标系向两相静止坐标系的变换)和Park变换(两相静止坐标系向两相旋转坐标系的变换)，用于将并网三相电流采样交流值变换为DQ两相直流值；

空间矢量脉冲调制单元SVPWM12，SpaceVectorPulseWidthModulation，用于生成逆变控制脉冲驱动三相逆变桥；

反坐标变换器13，Ipark，Park反变换(两相旋转坐标系向两相静止坐标系的变换)，用于将DQ轴控制电压变换为两相静止坐标系下的电压，提供给SVPWM环节，即Ipark的输出连接到SVPWM的输入；

第三比例积分调节器14，用于D轴矢量电流的调节；

第四比例积分调节器15，用于Q轴矢量电流的调节；

第五比例积分调节器16，用于BUS电压的调节和稳定；

并网逆变器功率因数校正装置17，用于实现阻抗辨识及功率因数校正；

其中，比例积分调节器PI将输出电流或电压按偏差的比例(P)和/或积分(I)进行控制，控制到满足预设条件的目标值。

符号说明

Vpvref：PV电压参考值；

Vpv：PV电压采样值；

Ipv：PV电流采样值；

Vd1、Vd2：BUS(直流母线)上下电容的电压采样值；

Lg、Rg：分别为市电到逆变器设备之间线路等效电感、电阻值；

Van、Vbn、Vcn：分别为三相市电相电压的采样值；

Ia、Ib、Ic：分别为三相市电线电流的采样值；

Vd、Vq：分别为锁相环10运算出的DQ矢量电压；

Id、Iq：分别为坐标变换器11运算出的DQ电流值；

Idref、Iqref：分别为DQ矢量电流的给定参考值；

Iqcomp：完成阻抗辨识后，校正功率因数需要补偿的无功电流值，未进行功率因数校正时，该值为零；

Vbusref：BUS电压控制参考值；

Vbus：BUS电压采样值。

如图1和图2所示，本发明实施例提供一种并网逆变器市电阻抗侦测方法，所述包括：

S101、将直流母线电压V_bus设置在光伏阵列PV输入允许的最大电压，并且禁止最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

S102、分别获得有功电流扰动和无功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值；

S103、根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗。

步骤S102获得有功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值包括：

禁止最大功率追踪单元MPPT功能，调节最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

步骤S102获得无功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值包括：

启动第五比例积分调节器第二分量电流环的电流参考指令；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

其中，本发明中的扰动为方波，所述方波的振幅在逆变器正常运行范围之内，所述方波的频率为其半周期时间可以完成阻抗侦测运算。

步骤S103根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗包括：

将有功电流扰动对应的逆变器输出电压值与无功电流扰动对应的逆变器输出电压值比较，获得逆变器输出电压矢量幅值的差值；

将有功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流与无功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流进行坐标变换，分别获得两相旋转直角坐标系的有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流；

根据获得的逆变器输出电压矢量幅值的差值、有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流，计算市电阻抗。

具体地，根据如下公式计算市电阻抗：

$R_g=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{out}}{{\mathrm{\ΔI}}_d}$

${\mathrm{\ωL}}_g=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{out}}{{\mathrm{\ΔI}}_q}$

其中，R_g为市电电阻，wL_g为市电电抗，ΔV_out为逆变器输出电压矢量幅值的差值，ΔI_d为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第一差值分量，ΔI_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量。

如图1和图4所示，本发明实施例还提供一种并网逆变器功率因数校正方法，包括：

S201、根据市电阻抗获得无功电流补偿值；

S202、将所述无功电流补偿值叠加到无功电流上，与反馈无功电流做差后输入无功电流环的比例积分调节器PI。

步骤S201根据市电阻抗获得无功电流补偿值包括：

根据如下公式获得无功电流补偿值I_qcomp：

$\frac{I_q}{I_s}=\frac{I_s{\mathrm{\ωL}}_g}{V_{out}};$

其中，wL_g为市电电抗，I_s为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量幅值；V_out为有功电流扰动对应的逆变器输出电压矢量幅值；I_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量；

将所述有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量I_q作为无功电流补偿值I_qcomp。

本发明实施例的并网逆变器功率因数校正方法利用并网逆变器市电阻抗侦测方法获得的市电阻抗进行电流补偿；完整过程如下：

将直流母线电压升至PV输入允许最大电压，禁止MPPT扰动；

开启有功电流扰动和无功电流扰动，稳态时读取逆变器电流和输出电压值并进行市电阻抗估算；

读取有功电流和输出电压值并进行补偿无功电流计算；

其中，补偿无功电流计算之前还可以包括：

对估算的市电阻抗值进行滤波处理，恢复MPPT扰动；

恢复正常直流母线电压控制；

因为电网波动、测量噪声滤波等影响，需要对市电阻抗侦测结果做滤波，得出一个滤波值，能达到效果的任意滤波皆可，如果每次计算结果变化不大，可以不进行滤波，母线电压控制采用逆变电压控制环控制。

如图3所示，本发明实施例还提供一种并网逆变器市电阻抗侦测装置，包括：

扰动模块，用于将直流母线电压V_bus设置在光伏阵列PV输入允许的最大电压，并且禁止最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

采集模块，用于分别获得有功电流扰动和无功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值；

阻抗模块，用于根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗。

其中，所述采集模块包括有功模块和无功模块：

所述有功模块用于：

禁止最大功率追踪单元MPPT功能，调节最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

所述无功模块用于：

启动第五比例积分调节器第二分量电流环的电流参考指令；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

所述阻抗模块根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗包括：

将有功电流扰动对应的逆变器输出电压值与无功电流扰动对应的逆变器输出电压值比较，获得逆变器输出电压矢量幅值的差值；

将有功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流与无功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流进行坐标变换，分别获得两相旋转直角坐标系的有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流；

根据获得的逆变器输出电压矢量幅值的差值、有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流，计算市电阻抗。

所述阻抗模块根据获得的逆变器输出电压矢量幅值的差值、有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流，计算市电阻抗包括：

根据如下公式计算市电阻抗：

$R_g=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{out}}{{\mathrm{\ΔI}}_d}$

${\mathrm{\ωL}}_g=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{out}}{{\mathrm{\ΔI}}_q}$

其中，R_g为市电电阻，wL_g为市电电抗，ΔV_out为逆变器输出电压矢量幅值的差值，ΔI_d为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第一差值分量，ΔI_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量。

如图5所示，发明实施例还提供一种并网逆变器功率因数校正装置，包括：

反馈模块，用于根据市电阻抗获得无功电流补偿值；

补偿模块，用于将所述无功电流补偿值叠加到无功电流上，与反馈无功电流做差后输入无功电流环的比例积分调节器PI。

所述反馈模块根据市电阻抗获得无功电流补偿值包括：

根据如下公式获得有功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量I_q：

$\frac{I_q}{I_s}=\frac{I_s{\mathrm{\ωL}}_g}{V_{out}};$

其中，wL_g为市电电抗，I_s为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量幅值；V_out为有功电流扰动对应的逆变器输出电压矢量幅值；I_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量；

将所述有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量I_q作为无功电流补偿值I_qcomp。

实施例1

本发明实施例的并网逆变器市电阻抗的控制框图如图1所示，其它拓扑的逆变器同样适用。本发明实施例的阻抗侦测方法需要有功电流(即图1中的Idref)扰动和无功电流(即图1中的Iqref)扰动，其中有功电流扰动利用直流控制侧的PV电压(即图1中的Vpvref)参考扰动产生，无功电流扰动采用无功电流(即图1中的Iqref)参考扰动，参考扰动的示意图如图6所示，其中，Vpvref_d为PV电压扰动信号，叠加到电压参考值上；Iqref_d为无功电流扰动信号，叠加到无功电流参考值上；浪线箭头指向处为阻抗侦测方法运算时机处。

逆变器市电无阻抗的理想条件下，其交流侧电压电流矢量关系如图7所示，Is为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量幅值；Id为有功电流扰动对应的逆变器的电流的D轴矢量值；Vinv为逆变桥电压矢量；Vgrid为市电或电网电压矢量；Vout为逆变器并网电压矢量，即锁相环电压；wL为逆变电感阻抗。当市电阻抗(主要为图1中的Lg)较大的情况下，矢量关系如图8所示。

当引入有功、无功电流扰动后，交流侧电压电流矢量关系分别如图9、图10所示，其中，图9中，Id_1、Id_2分别为加入有功电流扰动前后的并网电流D轴电流矢量；Vgrid_1、Vgrid_2分别为加入有功电流扰动前后的市电或电网电压矢量；wLg为市电等效阻抗，Ignore为市电电压矢量在D轴的变化量，由于(Id_2-Id_1)wLg<<Vgrid，该变化量对计算结果影响不大，可忽略。图10中，Iq为有功电流扰动对应的逆变器的电流的Q轴矢量值；Ignore为市电电压矢量在D轴的变化量，由于IqRg<<Vgrid，该变化量对计算结果影响不大，可忽略。

合理选择扰动电流信号，市电电阻、电抗可以按以下公式近似估算：

$R_g=\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_{out}}{{\mathrm{\&Delta;I}}_d}$

${\mathrm{\&omega;L}}_g=\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_{out}}{{\mathrm{\&Delta;I}}_q}$

其中，R_g为市电电阻，wL_g为市电电抗，ΔV_out为逆变器输出电压矢量幅值的差值，ΔI_d为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第一差值分量，ΔI_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量。

完成市电阻抗侦测之后，参考图1，功率因数校正可以通过设定无功电流补偿值(即为即为图1中的Iqcomp)来完成，使并网电流相位从与公共端电压方向一致过渡到与市电端或电网电压方向一致，其矢量关系如图11所示。DQ、D’Q’坐标系分别为加入无功电流补偿前后的基于逆变器输出电压(PCC电压)矢量定向坐标系；Is、Is_1分别为加入无功电流补偿前后的并网电流矢量。

Iqcomp的计算方法如下：

由几何学，可以得到图中两个相似三角形的边角关系如下：

$\frac{I_q}{I_s}=\frac{I_s{\mathrm{\&omega;L}}_g}{V_{out}}$

其中，wL_g为市电电抗，I_s为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量幅值；V_out为有功电流扰动对应的逆变器输出电压矢量幅值I_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量；即有功电流扰动对应的逆变器的电流的Q轴矢量值；

将所述有功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量I_q作为无功电流补偿值I_qcomp。

据此求解的无功电流补偿值(即为图1中的Iqcomp值)的计算值为：

$I_{qcomp}=I_q=-\frac{V_{out}-\sqrt{{V_{out}}^2-4{\left(I_d{\mathrm{\&omega;L}}_g\right)}^2}}{2{\mathrm{\&omega;L}}_g}$

Iq为控制上反馈电流值，Iqref是Iq控制参考值，Iqcomp是无功电流补偿值，即是为了校正功率因数的补偿值，如图1所示，本发明实施例是闭环控制，Iq跟随Iqref的变化。例如补偿前Iqref＝0A，Iq＝0A；补偿Iqcomp＝3A后Iqref＝3A，Iq＝3A。

推导Iqcomp的方法是推出在功率因数为1情况下的Iq值，将Iqref设成Iq值，Iq跟随Iqref，Iq值就是Iqcomp。

在逆变器上具体实现过程可以参考直流母线电压、PV电压的时序图，逆变器上电第一次侦测过程如图12所示。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种并网逆变器市电阻抗侦测方法，其特征在于，包括：

将直流母线电压V_bus设置在光伏阵列PV输入允许的最大电压，并且禁止最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

分别获得有功电流扰动和无功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值；

根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：获得有功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值包括：

禁止最大功率追踪单元MPPT功能，调节最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：获得无功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值包括：

启动第五比例积分调节器第二分量电流环的电流参考指令；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗包括：

将有功电流扰动对应的逆变器输出电压值与无功电流扰动对应的逆变器输出电压值比较，获得逆变器输出电压矢量幅值的差值；

将有功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流与无功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流进行坐标变换，分别获得两相旋转直角坐标系的有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流；

根据获得的逆变器输出电压矢量幅值的差值、有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流，计算市电阻抗。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据获得的逆变器输出电压矢量幅值的差值、有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流，计算市电阻抗包括：

根据如下公式计算市电阻抗：

$R_g=\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_{out}}{{\mathrm{\&Delta;I}}_d}$

${\mathrm{\&omega;L}}_g=\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_{out}}{{\mathrm{\&Delta;I}}_q}$

其中，R_g为市电电阻，wL_g为市电电抗，ΔV_out为逆变器输出电压矢量幅值的差值，ΔI_d为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第一差值分量，ΔI_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量。

6.一种并网逆变器功率因数校正方法，其特征在于，包括：

根据市电阻抗获得无功电流补偿值；

将所述无功电流补偿值叠加到无功电流上，与反馈无功电流做差后输入无功电流环的比例积分调节器PI。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：根据市电阻抗获得无功电流补偿值包括：

根据如下公式获得有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量I_q：

$\frac{I_q}{I_s}=\frac{I_s{\mathrm{\&omega;L}}_g}{V_{out}};$

其中，wL_g为市电电抗，I_s为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量幅值；V_out为有功电流扰动对应的逆变器输出电压矢量幅值；I_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量；

将所述有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量I_q作为无功电流补偿值I_qcomp。

8.一种并网逆变器市电阻抗侦测装置，其特征在于，包括：

扰动模块，用于将直流母线电压V_bus设置在光伏阵列PV输入允许的最大电压，并且禁止最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

采集模块，用于分别获得有功电流扰动和无功电流扰动稳态时逆变器电流和输出电压值；

阻抗模块，用于根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述采集模块包括有功模块，所述有功模块用于：

禁止最大功率追踪单元MPPT功能，调节最大功率追踪单元MPPT的输出电压扰动；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述采集模块包括无功模块，所述无功模块用于：

启动第五比例积分调节器第二分量电流环的电流参考指令；

采集稳态时逆变器电流和输出电压值。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述阻抗模块根据所述逆变器电流和输出电压计算市电阻抗包括：

将有功电流扰动对应的逆变器输出电压值与无功电流扰动对应的逆变器输出电压值比较，获得逆变器输出电压矢量幅值的差值；

将有功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流与无功电流扰动对应的逆变器的三相输出电流进行坐标变换，分别获得两相旋转直角坐标系的有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流；

根据获得的逆变器输出电压矢量幅值的差值、有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流，计算市电阻抗。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述阻抗模块根据获得的逆变器输出电压矢量幅值的差值、有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流，计算市电阻抗包括：

根据如下公式计算市电阻抗：

$R_g=\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_{out}}{{\mathrm{\&Delta;I}}_d}$

${\mathrm{\&omega;L}}_g=\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_{out}}{{\mathrm{\&Delta;I}}_q}$

其中，R_g为市电电阻，wL_g为市电电抗，ΔV_out为逆变器输出电压矢量幅值的差值，ΔI_d为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第一差值分量，ΔI_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流和无功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量。

13.一种并网逆变器功率因数校正装置，其特征在于，包括：

反馈模块，用于根据市电阻抗获得无功电流补偿值；

补偿模块，用于将所述无功电流补偿值叠加到无功电流上，与反馈无功电流做差后输入无功电流环的比例积分调节器PI。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述反馈模块根据市电阻抗获得无功电流补偿值包括：

根据如下公式获得有功电流扰动对应的逆变器的电流的第二差值分量I_q：

$\frac{I_q}{I_s}=\frac{I_s{\mathrm{\&omega;L}}_g}{V_{out}};$

其中，wL_g为市电电抗，I_s为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量幅值；V_out为有功电流扰动对应的逆变器输出电压矢量幅值；I_q为有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量；

将所述有功电流扰动对应的逆变器的电流矢量的第二分量I_q作为无功电流补偿值I_qcomp。