CN110854905B - 开绕组双逆变器光伏发电系统的功率均分控制方法 - Google Patents

开绕组双逆变器光伏发电系统的功率均分控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种开绕组双逆变器光伏发电系统的功率均分控制方法。本发明针对共直流母线开绕组双逆变器光伏发电系统在采用互差120度解耦调制策略时导致的两逆变器功率分配不均的问题,提出一种基于无功补偿的功率均分控制方法,该方法通过调节两逆变器的有功功率差值来获取逆变器的无功电流指令值,从而实现两逆变器的功率均分。相比于现有方法,本发明在实现控制目标的同时不影响并网电流的电能质量,且控制方法简单,易于工程实现。

Description

开绕组双逆变器光伏发电系统的功率均分控制方法
技术领域
本发明属于电气工程领域中开绕组双逆变器的控制技术,具体涉及一种开绕组双逆变器光伏发电系统的功率均分控制方法。
背景技术
随着光伏逆变器功率等级的不断增大,多电平逆变器拓扑成为重点研究对象。相比于中点钳位型以及级联型多电平逆变器拓扑,开绕组双逆变器拓扑可在开关器件数目相等的情况下提供更多的电平数,产生更少的输出电压谐波,具有更高的直流侧电压利用率,因此得到了众多学者的广泛关注。
然而,当开绕组双逆变器共直流母线时,需抑制两逆变器之间的环流,典型解决方案为采用零共模电压矢量调制或与其等效的互差120度解耦调制,通过抑制双逆变器的共模电压差来抑制环流。
不过,当采用上述调制策略时,双逆变器在单位功率因数并网(无功给定为0)情况下两逆变器存在有功功率差,长期运行会造成两逆变器散热不均匀而减少使用寿命。题为“一种新型双逆变器串联的光伏并网变流器”,尹靖元,金新民,李金科,杨捷,吴学智,《电网技术》,2014年第38卷第8期2102~2107页的文章分析了这一问题,并提出了一种两逆变器调制波以一定频率相互切换的控制方法,可以实现互差120度解耦调制下两逆变器的功率均分控制,但所提方案实现过程较为复杂,且会使得并网电流中引入调制波切换频率次的谐波,造成并网电流电能质量变差,削弱了开绕组双逆变器这一多电平拓扑的低输出谐波优势。因此,互差120度解耦调制下开绕组双逆变器如何实现功率均分控制仍值得进一步探索。
综上所述,现有的技术主要存在如下的不足:
1、现有调制波以一定频率相互切换的功率均分控制方法实现过程较为复杂;
2、现有调制波以一定频率相互切换的功率均分控制方法会引入调制波切换频率次的谐波,造成开绕组双逆变器光伏发电系统的并网电流电能质量变差;
发明内容
本发明的目的是为了解决共直流母线开绕组双逆变器在采用互差120度解耦调制时存在的两逆变器有功功率分配不均的问题,提出一种基于无功补偿的开绕组双逆变器光伏发电系统的功率均分控制方法,该方法能够在不影响并网电流电能质量的前提下实现双逆变器的功率均分,且实现过程简单,克服了现有技术方案的不足。
为了实现上述发明目的,所采用的技术方案为:一种开绕组双逆变器光伏发电系统的功率均分控制方法,其中本控制方法所涉及的开绕组双逆变器光伏发电系统包括光伏阵列PV、直流电容Cdc、第一三相电压源型逆变器INV1、第二三相电压源型逆变器INV2、三相滤波电感L、三相滤波电容C和一台三相开绕组变压器T;所述光伏阵列PV与直流电容Cdc并联;所述第一三相电压源型逆变器INV1与第二三相电压源型逆变器INV2直流侧并联,且与直流电容Cdc并接在一起;所述三相开绕组变压器T的原边三相绕组呈打开状态,A相绕组有两个端子,分别记为端子A1和端子A2,B相绕组有两个端子,分别记为端子B1和端子B2,C相绕组有两个端子,分别记为端子C1和端子C2,设定端子A1、端子B1和端子C1在三相开绕组变压器T原边绕组的同一侧并以该三个端子作为三相开绕组变压器T原边绕组的输入端子,端子A2、端子B2和端子C2在三相开绕组变压器T原边绕组的另一侧并以该三个端子作为三相开绕组变压器T原边绕组的输出端子;所述三相滤波电感L有6个端子,每相两个端子,A相两个端子分别记为端子A3和端子A4,B相两个端子分别记为端子B3和端子B4,C相两个端子分别记为端子C3和端子C4,设定端子A3、端子B3和端子C3在三相滤波电感L的同一侧并以该三个端子作为三相滤波电感L的输入端子,端子A4、端子B4和端子C4在三相滤波电感L的另一侧并以该三个端子作为三相滤波电感L的输出端子;所述三相滤波电容C有6个端子,每相两个端子,A相两个端子分别记为端子A5和端子A6,B相两个端子分别记为端子B5和端子B6,C相两个端子分别记为端子C5和端子C6,设定端子A5、端子B5和端子C5在三相滤波电容C的同一侧并以该三个端子作为三相滤波电容C的输入端子,端子A6、端子B6和端子C6在三相滤波电容C的另一侧并以该三个端子作为三相滤波电容C的输出端子;所述三相滤波电感L的端子A3、端子B3和端子C3连接至第一三相电压源型逆变器INV1的交流输出侧,端子A4、端子B4和端子C4分别与三相开绕组变压器T原边绕组端子A1、端子B1和端子C1以及三相滤波电容C端子A5、端子B5和端子C5相连接;所述三相开绕组变压器T原边绕组的端子A2、端子B2、端子C2分别与三相滤波电容C的端子A6、端子B6和端子C6相连接后,再连接至第二三相电压源型逆变器INV2的交流输出侧;所述三相开绕组变压器T的副边通过星形连接或三角形连接并入电网E;
所述控制方法包括对开绕组双逆变器光伏发电系统的直流侧电压控制、并网电流控制、无功补偿控制和互差120度解耦调制策略,具体步骤如下:
步骤1,采集开绕组双逆变器光伏发电系统的直流侧电压vdc、直流侧电流idc,采集三相滤波电容C的电压并记为三相滤波电容电压vca、vcb、vcc,采集三相滤波电感L输入端的电流并记为桥臂侧电感电流ia、ib、ic
步骤2,根据步骤1中得到的直流侧电压vdc和直流侧电流idc,经最大功率点跟踪后得到开绕组双逆变器光伏发电系统的直流侧电压指令vdc_ref;然后经直流侧电压闭环控制方程得到开绕组双逆变器光伏发电系统的有功电流指令id_ref
所述直流侧电压闭环控制方程为:
Figure GDA0002761973010000031
式中,Kp_vdc为直流侧电压环PI调节器的比例系数,Ki_vdc为直流侧电压环PI调节器的积分系数,s为拉普拉斯算子;
步骤3,根据步骤1中得到的三相滤波电容电压vca、vcb、vcc,经锁相环得到三相滤波电容电压的相角θ和三相滤波电容电压的dq分量vcd、vcq
所述三相滤波电容电压相角θ的计算方程为:
Figure GDA0002761973010000032
Figure GDA0002761973010000033
式中,θ′为上一控制周期得到的三相滤波电容电压的相角,v′cq为三相滤波电容电压根据上一控制周期计算得到的三相滤波电容电压的相角θ′做同步旋转坐标变换得到的q分量,ω0为三相滤波电容电压的额定角频率,Kp_PLL为锁相环PI调节器的比例系数,Ki_PLL为锁相环PI调节器的积分系数;
所述三相滤波电容电压的dq分量vcd、vcq的计算方程为:
Figure GDA0002761973010000041
步骤4,根据步骤1中得到的桥臂侧电感电流ia、ib、ic和步骤3中得到的三相滤波电容电压的相角θ,经单同步旋转坐标变换方程得到桥臂侧电感电流的dq分量id、iq
所述单同步旋转坐标变换方程为:
Figure GDA0002761973010000042
步骤5,先根据无功电流指令控制方程得到无功电流指令iq_ref,然后根据步骤2中得到的有功电流指令id_ref、步骤3中得到的三相滤波电容电压的dq分量vcd、vcq和步骤4中得到的桥臂侧电感电流的dq分量id、iq,通过电流闭环控制方程得到当前控制周期开绕组双逆变器光伏发电系统的总控制信号的dq分量vd、vq
所述无功电流指令控制方程为:
Figure GDA0002761973010000043
式中,Kp_q为无功电流指令环PI调节器的比例系数,Ki_q为无功电流指令环PI调节器的积分系数,ωf为一阶低通滤波器截止频率,P1′为上一控制周期第一三相电压源型逆变器INV1 INV1的有功功率,P2′为上一控制周期第二三相电压源型逆变器INV2的有功功率,v′d、v′q为上一控制周期开绕组双逆变器光伏发电系统的总控制信号的dq分量;
所述电流闭环控制方程为:
Figure GDA0002761973010000044
式中,Kp_i为电流环PI调节器的比例系数,Ki_i为电流环PI调节器的积分系数,ω为基波角频率,L为滤波电感值;
步骤6,根据步骤5中得到的开绕组双逆变器光伏发电系统的总控制信号的dq分量vd、vq,经控制信号分配方程得到第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的dq分量vd1、vq1和第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的dq分量vd2、vq2
所述控制信号分配方程为:
Figure GDA0002761973010000051
Figure GDA0002761973010000052
步骤7,根据步骤4中得到的桥臂侧电感电流的dq分量id、iq和步骤6中得到的第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的dq分量vd1、vq1以及第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的dq分量vd2、vq2,经有功功率计算方程得到当前控制周期第一三相电压源型逆变器INV1的有功功率P1和第二三相电压源型逆变器INV2的有功功率P2
所述有功功率计算方程为:
Figure GDA0002761973010000053
步骤8,根据步骤6中得到的第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的dq分量vd1、vq1、第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的dq分量vd2、vq2和步骤3中得到的三相滤波电容电压的相角θ,经单同步旋转坐标反变换方程得到第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的三相控制分量va1、vb1、vc1和第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的三相控制分量va2、vb2、vc2
所述单同步旋转坐标反变换方程为:
Figure GDA0002761973010000061
Figure GDA0002761973010000062
步骤9,根据步骤8得到的第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的三相控制分量va1、vb1、vc1和第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的三相控制分量va2、vb2、vc2,分别乘以2/vdc后得到第一三相电压源型逆变器INV1的调制波信号ma1、mb1、mc1和第二三相电压源型逆变器INV2的调制波信号ma2、mb2、mc2,再经过调制策略分别生成驱动第一三相电压源型逆变器INV1和第二三相电压源型逆变器INV2开关管的PWM控制信号PWM1和PWM2;
所述调制波信号ma1、mb1、mc1和调制波信号ma2、mb2、mc2的计算方程分别为:
Figure GDA0002761973010000063
Figure GDA0002761973010000064
相对于现有技术,本发明的有益效果是:采用本发明后,开绕组双逆变器在实现两逆变器功率均分的基础上,还具备如下优点:
1、实现过程简单,仅需改变无功电流指令即可实现控制目标;
2、不影响并网电流的电能质量,保留了开绕组双逆变器低输出谐波的优势。
附图说明
图1是本发明实施例中开绕组双逆变器光伏发电系统的主电路框图。
图2是本发明实施例中所提的开绕组双逆变器光伏发电系统的功率均分控制方法的控制框图。
图3是开绕组双逆变器光伏发电系统在切入本发明所提功率均分控制方法前后两逆变器有功功率的仿真波形。
图4是开绕组双逆变器光伏发电系统在切入本发明所提功率均分控制方法前后并网电流的仿真波形。
图5是开绕组双逆变器光伏发电系统在切入本发明所提功率均分控制方法前后并网电流功率因数的仿真波形。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细地描述。
图1是本发明实施例中开绕组双逆变器光伏发电系统的主电路框图。由图1可见,本控制方法所涉及的开绕组双逆变器光伏发电系统包括光伏阵列PV、直流电容Cdc、第一三相电压源型逆变器INV1、第二三相电压源型逆变器INV2、三相滤波电感L、三相滤波电容C和一台三相开绕组变压器T。所述光伏阵列PV与直流电容Cdc并联;所述第一三相电压源型逆变器INV1与第二三相电压源型逆变器INV2直流侧并联,且与直流电容Cdc并接在一起。
所述三相开绕组变压器T的原边三相绕组呈打开状态,A相绕组有两个端子,分别记为端子A1和端子A2,B相绕组有两个端子,分别记为端子B1和端子B2,C相绕组有两个端子,分别记为端子C1和端子C2,设定端子A1、端子B1和端子C1在三相开绕组变压器T原边绕组的同一侧并以该三个端子作为三相开绕组变压器T原边绕组的输入端子,端子A2、端子B2和端子C2在三相开绕组变压器T原边绕组的另一侧并以该三个端子作为三相开绕组变压器T原边绕组的输出端子。
所述三相滤波电感L有6个端子,每相两个端子,A相两个端子分别记为端子A3和端子A4,B相两个端子分别记为端子B3和端子B4,C相两个端子分别记为端子C3和端子C4,设定端子A3、端子B3和端子C3在三相滤波电感L的同一侧并以该三个端子作为三相滤波电感L的输入端子,端子A4、端子B4和端子C4在三相滤波电感L的另一侧并以该三个端子作为三相滤波电感L的输出端子。
所述三相滤波电容C有6个端子,每相两个端子,A相两个端子分别记为端子A5和端子A6,B相两个端子分别记为端子B5和端子B6,C相两个端子分别记为端子C5和端子C6,设定端子A5、端子B5和端子C5在三相滤波电容C的同一侧并以该三个端子作为三相滤波电容C的输入端子,端子A6、端子B6和端子C6在三相滤波电容C的另一侧并以该三个端子作为三相滤波电容C的输出端子。
所述三相滤波电感L的端子A3、端子B3和端子C3连接至第一三相电压源型逆变器INV1的交流输出侧,端子A4、端子B4和端子C4分别与三相开绕组变压器T原边绕组端子A1、端子B1和端子C1以及三相滤波电容C端子A5、端子B5和端子C5相连接;所述三相开绕组变压器T原边绕组的端子A2、端子B2、端子C2分别与三相滤波电容C的端子A6、端子B6和端子C6相连接后,再连接至第二三相电压源型逆变器INV2的交流输出侧;所述三相开绕组变压器T的副边通过星形连接或三角形连接并入电网E。
在本发明实施例中,开绕组双逆变器系统总额定功率为1MW,每台逆变器额定功率为500kW,开关频率为5kHz,直流电容Cdc为5mF,三相滤波电感L为0.1mH,三相滤波电容C为400μF,开绕组变压器T的相电压变比为364V/10kV,短路阻抗为6%,电网线电压有效值为10kV/50Hz。
本发明所述控制方法参见图2,所述控制方法包括对开绕组双逆变器光伏发电系统的直流侧电压控制、并网电流控制、无功补偿控制和互差120度解耦调制策略,具体步骤如下:
步骤1,采集开绕组双逆变器光伏发电系统的直流侧电压vdc、直流侧电流idc,采集三相滤波电容C的电压并记为三相滤波电容电压vca、vcb、vcc,采集三相滤波电感L输入端的电流并记为桥臂侧电感电流ia、ib、ic
步骤2,根据步骤1中得到的直流侧电压vdc和直流侧电流idc,经最大功率点跟踪(MPPT)后得到开绕组双逆变器光伏发电系统的直流侧电压指令vdc_ref;然后经直流侧电压闭环控制方程得到开绕组双逆变器光伏发电系统的有功电流指令id_ref
所述直流侧电压闭环控制方程为:
Figure GDA0002761973010000091
式中,Kp_vdc为直流侧电压环PI调节器的比例系数,Ki_vdc为直流侧电压环PI调节器的积分系数,s为拉普拉斯算子。在本实施例中,vdc_ref=670V,Kp_vdc=2,Ki_vdc=500。
步骤3,根据步骤1中得到的三相滤波电容电压vca、vcb、vcc,经锁相环(PLL)得到三相滤波电容电压的相角θ和三相滤波电容电压的dq分量vcd、vcq
所述三相滤波电容电压相角θ的计算方程为:
Figure GDA0002761973010000092
Figure GDA0002761973010000093
式中,θ′为上一控制周期得到的三相滤波电容电压的相角,v′cq为三相滤波电容电压根据上一控制周期计算得到的三相滤波电容电压的相角θ′做同步旋转坐标变换得到的q分量,ω0为三相滤波电容电压的额定角频率,Kp_PLL为锁相环PI调节器的比例系数,Ki_PLL为锁相环PI调节器的积分系数。在本实施例中,ω0=100πrad/s,Kp_PLL=0.2,Ki_PLL=2。
所述三相滤波电容电压的dq分量vcd、vcq的计算方程为:
Figure GDA0002761973010000094
步骤4,根据步骤1中得到的桥臂侧电感电流ia、ib、ic和步骤3中得到的三相滤波电容电压的相角θ,经单同步旋转坐标变换方程得到桥臂侧电感电流的dq分量id、iq
所述单同步旋转坐标变换方程为:
Figure GDA0002761973010000095
步骤5,先根据无功电流指令控制方程得到无功电流指令iq_ref,然后根据步骤2中得到的有功电流指令id_ref、步骤3中得到的三相滤波电容电压的dq分量vcd、vcq和步骤4中得到的桥臂侧电感电流的dq分量id、iq,通过电流闭环控制方程得到当前控制周期开绕组双逆变器光伏发电系统的总控制信号的dq分量vd、vq
所述无功电流指令控制方程为:
Figure GDA0002761973010000101
式中,Kp_q为无功电流指令环PI调节器的比例系数,Ki_q为无功电流指令环PI调节器的积分系数,ωf为一阶低通滤波器(LPF)截止频率,P1′为上一控制周期第一三相电压源型逆变器INV1 INV1的有功功率,P2′为上一控制周期第二三相电压源型逆变器INV2的有功功率,v′d、v′q为上一控制周期开绕组双逆变器光伏发电系统的总控制信号的dq分量。在本实施例中,Kp_q=0.002,Ki_q=0.1,ωf=100πrad/s。
所述电流闭环控制方程为:
Figure GDA0002761973010000102
式中,Kp_i为电流环PI调节器的比例系数,Ki_i为电流环PI调节器的积分系数,ω为基波角频率,L为滤波电感值。在本实施例中,ω=100πrad/s,Kp_i=0.3,Ki_i=100。
步骤6,根据步骤5中得到的开绕组双逆变器光伏发电系统的总控制信号的dq分量vd、vq,经控制信号分配方程得到第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的dq分量vd1、vq1和第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的dq分量vd2、vq2
所述控制信号分配方程为:
Figure GDA0002761973010000103
Figure GDA0002761973010000111
步骤7,根据步骤4中得到的桥臂侧电感电流的dq分量id、iq和步骤6中得到的第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的dq分量vd1、vq1以及第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的dq分量vd2、vq2,经有功功率计算方程得到当前控制周期第一三相电压源型逆变器INV1的有功功率P1和第二三相电压源型逆变器INV2的有功功率P2
所述有功功率计算方程为:
Figure GDA0002761973010000112
步骤8,根据步骤6中得到的第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的dq分量vd1、vq1、第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的dq分量vd2、vq2和步骤3中得到的三相滤波电容电压的相角θ,经单同步旋转坐标反变换方程得到第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的三相控制分量va1、vb1、vc1和第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的三相控制分量va2、vb2、vc2
所述单同步旋转坐标反变换方程为:
Figure GDA0002761973010000113
Figure GDA0002761973010000114
步骤9,根据步骤8得到的第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的三相控制分量va1、vb1、vc1和第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的三相控制分量va2、vb2、vc2,分别乘以2/vdc后得到第一三相电压源型逆变器INV1的调制波信号ma1、mb1、mc1和第二三相电压源型逆变器INV2的调制波信号ma2、mb2、mc2,再经过调制策略分别生成驱动第一三相电压源型逆变器INV1和第二三相电压源型逆变器INV2开关管的PWM控制信号PWM1和PWM2。
所述调制波信号ma1、mb1、mc1和调制波信号ma2、mb2、mc2的计算方程分别为:
Figure GDA0002761973010000121
Figure GDA0002761973010000122
图3为根据本发明的实施例的具体参数在切入本发明所提功率均分控制方法前后两逆变器有功功率的仿真波形,图4为根据本发明的实施例的具体参数在切入本发明所提功率均分控制方法前后并网电流的仿真波形,图5为根据本发明的实施例的具体参数在切入本发明所提功率均分控制方法前后并网电流功率因数的仿真波形。通过图3和图4可以发现,在切入本发明所提方法前,两逆变器有功功率存在较大差值,切入本发明所提供的方法后,两逆变器有功功率趋于相等,且切入方法前后并网电流的电能质量不受影响。通过图5可以发现,切入本发明所提方法后,虽然补偿了一定量的无功,但对并网电流功率因数的影响不大,依然满足并网标准“NBT 32004光伏并网逆变器技术规范”所规定的的功率因数不小于0.98(超前或滞后)的限制。以上仿真结果表明本发明所提出的开绕组双逆变器光伏发电系统的功率均分控制方法的正确性和有效性。

Claims (1)

1.一种开绕组双逆变器光伏发电系统的功率均分控制方法,其中本控制方法所涉及的开绕组双逆变器光伏发电系统包括光伏阵列PV、直流电容Cdc、第一三相电压源型逆变器INV1、第二三相电压源型逆变器INV2、三相滤波电感L、三相滤波电容C和一台三相开绕组变压器T;所述光伏阵列PV与直流电容Cdc并联;所述第一三相电压源型逆变器INV1与第二三相电压源型逆变器INV2直流侧并联,且与直流电容Cdc并接在一起;所述三相开绕组变压器T的原边三相绕组呈打开状态,A相绕组有两个端子,分别记为端子A1和端子A2,B相绕组有两个端子,分别记为端子B1和端子B2,C相绕组有两个端子,分别记为端子C1和端子C2,设定端子A1、端子B1和端子C1在三相开绕组变压器T原边绕组的同一侧并以该三个端子作为三相开绕组变压器T原边绕组的输入端子,端子A2、端子B2和端子C2在三相开绕组变压器T原边绕组的另一侧并以该三个端子作为三相开绕组变压器T原边绕组的输出端子;所述三相滤波电感L有6个端子,每相两个端子,A相两个端子分别记为端子A3和端子A4,B相两个端子分别记为端子B3和端子B4,C相两个端子分别记为端子C3和端子C4,设定端子A3、端子B3和端子C3在三相滤波电感L的同一侧并以该三个端子作为三相滤波电感L的输入端子,端子A4、端子B4和端子C4在三相滤波电感L的另一侧并以该三个端子作为三相滤波电感L的输出端子;所述三相滤波电容C有6个端子,每相两个端子,A相两个端子分别记为端子A5和端子A6,B相两个端子分别记为端子B5和端子B6,C相两个端子分别记为端子C5和端子C6,设定端子A5、端子B5和端子C5在三相滤波电容C的同一侧并以该三个端子作为三相滤波电容C的输入端子,端子A6、端子B6和端子C6在三相滤波电容C的另一侧并以该三个端子作为三相滤波电容C的输出端子;所述三相滤波电感L的端子A3、端子B3和端子C3连接至第一三相电压源型逆变器INV1的交流输出侧,端子44、端子B4和端子C4分别与三相开绕组变压器T原边绕组端子A1、端子B1和端子C1以及三相滤波电容C端子A5、端子B5和端子C5相连接;所述三相开绕组变压器T原边绕组的端子A2、端子B2、端子C2分别与三相滤波电容C的端子A6、端子B6和端子C6相连接后,再连接至第二三相电压源型逆变器INV2的交流输出侧;所述三相开绕细变压器T的副边通过星形连接或三角形连接并入电网E;
其特征在于,所述控制方法包括对开绕组双逆变器光伏发电系统的直流侧电压控制、并网电流控制、无功补偿控制和互差120度解耦调制策略,具体步骤如下:
步骤1,采集开绕组双逆变器光伏发电系统的直流侧电压vdc、直流侧电流idc,采集三相滤波电容C的电压并记为三相滤波电容电压vca、vdc、vcc,采集三相滤波电感L输入端的电流并记为桥臂侧电感电流ia、ib、ic
步骤2,根据步骤1中得到的直流侧电压vdc和直流侧电流idc,经最大功率点跟踪后得到开绕组双逆变器光伏发电系统的直流侧电压指令vdc_ref;然后经直流侧电压闭环控制方程得到开绕组双逆变器光伏发电系统的有功电流指令id_ref
所述直流侧电压闭环控制方程为:
Figure FDA0002761973000000021
式中,Kp_vdc为直流侧电压环PI调节器的比例系数,Ki_vdc为直流侧电压环PI调节器的积分系数,s为拉普拉斯算子;
步骤3,根据步骤1中得到的三相滤波电容电压vca、vcb、vcc,经锁相环得到三相滤波电容电压的相角θ和三相滤波电容电压的dq分量vcd、vcq
所述三相滤波电容电压相角θ的计算方程为:
Figure FDA0002761973000000022
Figure FDA0002761973000000023
式中,θ′为上一控制周期得到的三相滤波电容电压的相角,v′cq为三相滤波电容电压根据上一控制周期计算得到的三相滤波电容电压的相角θ′做同步旋转坐标变换得到的q分量,ω0为三相滤波电容电压的额定角频率,Kp_PLL为锁相环PI调节器的比例系数,Ki_PLL为锁相环PI调节器的积分系数;
所述三相滤波电容电压的dq分量vcd、vcq的计算方程为:
Figure FDA0002761973000000031
步骤4,根据步骤1中得到的桥臂侧电感电流ia、ib、ic和步骤3中得到的三相滤波电容电压的相角θ,经单同步旋转坐标变换方程得到桥臂侧电感电流的dq分量id、iq
所述单同步旋转坐标变换方程为:
Figure FDA0002761973000000032
步骤5,先根据无功电流指令控制方程得到无功电流指令iq_ref,然后根据步骤2中得到的有功电流指令id_ref、步骤3中得到的三相滤波电容电压的dq分量vcd、vcq和步骤4中得到的桥臂侧电感电流的dq分量id、iq,通过电流闭环控制方程得到当前控制周期开绕组双逆变器光伏发电系统的总控制信号的dq分量vd、vq
所述无功电流指令控制方程为:
Figure FDA0002761973000000033
式中,Kp_q为无功电流指令环PI调节器的比例系数,Ki_q为无功电流指令环PI调节器的积分系数,ωf为一阶低通滤波器截止频率,P1′为上一控制周期第一三相电压源型逆变器INV1的有功功率,P′2为上一控制周期第二三相电压源型逆变器INV2的有功功率,v′d、v′q为上一控制周期开绕组双逆变器光伏发电系统的总控制信号的dq分量;
所述电流闭环控制方程为:
Figure FDA0002761973000000034
式中,Kp_i为电流环PI调节器的比例系数,Ki_i为电流环PI调节器的积分系数,ω为基波角频率,L为滤波电感值;
步骤6,根据步骤5中得到的开绕组双逆变器光伏发电系统的总控制信号的dq分量vd、vq,经控制信号分配方程得到第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的dq分量vd1、vq1和第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的dq分量vd2、vq2
所述控制信号分配方程为:
Figure FDA0002761973000000041
Figure FDA0002761973000000042
步骤7,根据步骤4中得到的桥臂侧电感电流的dq分量id、iq和步骤6中得到的第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的dq分量vd1、vq1以及第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的dq分量vdc、vq2,经有功功率计算方程得到当前控制周期第一三相电压源型逆变器INV1的有功功率P1和第二三相电压源型逆变器INV2的有功功率P2
所述有功功率计算方程为:
Figure FDA0002761973000000043
步骤8,根据步骤6中得到的第一三相电压源型逆变器INVI的控制信号的dq分量vd1、vq1、第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的dq分量vd2、vq2和步骤3中得到的三相滤波电容电压的相角θ,经单同步旋转坐标反变换方程得到第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的三相控制分量va1、vb1、vc1和第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的三相控制分量va2、vb2、vc2
所述单同步旋转坐标反变换方程为:
Figure FDA0002761973000000051
Figure FDA0002761973000000052
步骤9,根据步骤8得到的第一三相电压源型逆变器INV1的控制信号的三相控制分量νa1、vb1、vc1和第二三相电压源型逆变器INV2的控制信号的三相控制分量va2、vb2、vc2,分别乘以2/vdc后得到第一三相电压源型逆变器INV1的调制波信号ma1、mb1、mc1和第二三相电压源型逆变器INV2的调制波信号ma2、mb2、mc2,再经过调制策略分别生成驱动第一三相电压源型逆变器INV1和第二三相电压源型逆变器INV2开关管的PWM控制信号PWM1和PWM2;
所述调制波信号ma1、mb1、mc1和调制波信号ma2、mb2、mc2的计算方程分别为:
Figure FDA0002761973000000053
Figure FDA0002761973000000054
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5198971A (en) * 1991-08-15 1993-03-30 Recker Bradley J Separation control for multiphase plural inverter system
KR20050003732A (ko) * 2003-07-04 2005-01-12 현대자동차주식회사 유도 전동기용 벡터 제어형 듀얼 인버터 시스템
CN103078346B (zh) * 2013-01-05 2014-09-17 浙江大学 一种基于开绕组降容结构的风力发电系统及其控制方法
CN103731079B (zh) * 2013-12-26 2016-01-20 浙江大学 一种共母线结构的开绕组永磁电机系统及其抑制零序电流的控制方法
CN106208642A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 合肥工业大学 应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器
CN106230030B (zh) * 2016-09-14 2019-11-22 东北电力大学 基于pq解耦的多端输入光伏并网系统功率控制策略
JP2018084882A (ja) * 2016-11-21 2018-05-31 東洋電機製造株式会社 無効電力補償装置
CN107425553A (zh) * 2017-06-07 2017-12-01 国网天津节能服务有限公司 基于电压源逆变器并联系统的无功均分控制系统及方法
CN108418226B (zh) * 2018-03-26 2020-05-12 合肥工业大学 开绕组双逆变器光伏发电系统的无功补偿控制方法
CN110071524B (zh) * 2019-04-01 2020-09-01 合肥工业大学 单相级联h桥光伏逆变器虚拟同步控制方法
CN110086196B (zh) * 2019-04-01 2020-08-28 合肥工业大学 一种弱电网下单相级联h桥并网逆变器控制方法

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