CN112928777A - 一种级联式并网逆变器控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种级联式并网逆变器控制方法及装置，涉及中压技术领域。级联式并网逆变器控制方法包括采样电网电压并通过锁相环处理，得到正序相角和负序相角；采样逆变器电流，将逆变器电流分别在正序相角和负序相角下进行坐标变换，得到逆变器电流的正序分量和负序分量；获取逆变器的零序分量；接收来自上位机或本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令；根据正序电流指令和负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将电流闭环控制输出与零序分量作运算，并叠加电网电压前馈，输出逆变器调制信号。这样，可以对于输出的逆变器调制信号进行控制，实现对称的调制信号和不对称的调制信号需求，以适应不同的使用场景需求。

Description

一种级联式并网逆变器控制方法及装置
技术领域
本发明涉及中压技术领域，具体而言，涉及一种级联式并网逆变器控制方法及装置。
背景技术
随着光伏发电和储能技术的飞速发展，逆变器的应用场景越来越多，逆变器面临的电网环境也越来越复杂，对逆变器适应各种不同复杂应用领域的能力提出了越来越高的要求。
以H桥级联结构的并网逆变器为例，H桥级联结构的并网逆变器可以实现无升压变压器直接接入中压电网，但在实际运行中会面临例如某些模块故障切除造成的三相不对称问题、电网电压不对称问题，以及需要补偿负荷不对称电流的问题。现有的逆变器控制方法，难以满足在不同场景下的正常稳定运行的要求。
发明内容
本发明解决的问题是现有的逆变器控制方法，难以满足在不同场景下的正常稳定运行的要求。
为解决上述问题，本发明提供一种级联式并网逆变器控制方法，应用于级联式并网逆变器的控制器，所述级联式并网逆变器控制方法包括：
采样电网电压并通过锁相环处理，得到所述电网电压的正序相角和负序相角；
采样逆变器电流，将所述逆变器电流分别在所述正序相角和负序相角下进行坐标变换，得到逆变器电流的正序分量和负序分量；
获取所述逆变器的零序分量；
接收来自上位机或本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令；
根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，并叠加电网电压前馈，输出所述逆变器的调制信号。
这样，通过接收来自上位机或者本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令，根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，再叠加零序分量和电网电压前馈，可以对于输出的逆变器调制信号进行控制，从而可以实现对称的调制信号需求和不对称的调制信号需求，以适应不同的使用场景需求。
可选地，所述获取零序分量中，当所述逆变器为星接结构时，所述零序分量为零序电压分量，且所述零序电压分量的幅值和相角满足：
Figure BDA0002986357670000021
Figure BDA0002986357670000022
其中，a、b、c分别为A、B、C三相中正常工作的模块数量，Us为电网相电压幅值，
Figure BDA0002986357670000023
为逆变器功率因数角。
可选地，所述根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器的调制信号，包括：
根据所述正序电流指令和所述逆变器电流的正序分量，得到第一电流偏差信号，将所述第一电流偏差信号输入至第一PI控制器；
根据所述负序电流指令和所述逆变器电流的负序分量，得到第二电流偏差信号，将所述第二电流偏差信号输入至第二PI控制器；
将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角下做两相转三相的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角下做两相转三相的坐标变换；
将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，并减去所述零序电压分量值，再叠加电网相电压前馈得到所述逆变器的调制信号值。
可选地，所述根据所述正序电流指令和所述逆变器电流的正序分量，得到第一电流偏差信号，将所述第一电流偏差信号输入至第一PI控制器，之前还包括：
采样逆变器的负荷电流，将所述负荷电流分别在所述正序相角和负序相角下进行坐标变换，得到所述负荷电流的正序分量和负序分量；
将所述负荷电流的正序分量设定为所述正序电流指令，将所述负荷电流的负序分量设定为所述负序电流指令。
可选地，所述获取所述逆变器的零序分量中，当所述逆变器为角接结构时，所述零序分量为零序电流分量，其中，所述零序电流分量通过所述逆变器电流计算获得。
可选地，所述根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器的调制信号，包括：
接收来自上位机或本地人机接口的零序电流指令；
根据所述正序电流指令和所述逆变器电流的正序分量，得到第一电流偏差信号，将所述第一电流偏差信号输入至第一PI控制器；
根据所述负序电流指令和所述逆变器电流的负序分量，得到第二电流偏差信号，将所述第二电流偏差信号输入至第二PI控制器；
将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角下做两相转三相的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角下做两相转三相的坐标变换；
根据所述零序电流指令和所述逆变器的零序电流分量，得到第三电流偏差信号，将所述第三电流偏差信号输入至PR控制器；
将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，将相加后的结果进行星角变换后，再与所述PR控制器的输出值相加，再叠加电网线电压前馈，得到所述逆变器的调制信号值。
可选地，在所述接收来自上位机或本地人机接口的零序电流指令，之前还包括：
采样逆变器的负荷电流，将所述负荷电流分别在所述正序相角和所述负序相角下进行坐标变换，得到负荷电流的正序分量和负序分量；
将所述负荷电流的正序分量设定为所述正序电流指令，将所述负荷电流的负序分量设定为所述负序电流指令。
其次，本发明还提供一种级联式并网逆变器控制装置，包括：
第一采样单元，其用于采样电网电压并通过锁相环处理，得到所述电网电压的正序相角和负序相角；
第二采样单元，其用于采样逆变器电流，将所述逆变器电流分别在所述正序相角和负序相角下进行坐标变换，得到逆变器电流的正序分量和负序分量；
零序单元，其用于获取所述逆变器的零序分量；
接收单元，其用于接收来自上位机或本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令；
输出单元，其用于根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器的调制信号。
这样，通过接收来自上位机或者本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令，根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，再叠加零序分量和电网电压前馈，可以对于输出的逆变器调制信号进行控制，从而可以实现对称的调制信号需求和不对称的调制信号需求，以适应不同的使用场景需求。
可选地，所述第一采样单元包括锁相环，其用于对采集到的所述电网电压进行锁相计算，得到所述电网电压的正序相角和负序相角。
可选地，所述控制单元包括PI控制器和PR控制器，所述PI控制器用于调节所述逆变器电流正序分量与正序电流指令的偏差以及所述逆变器电流负序分量与负序电流指令的偏差，所述PR控制器用于调节所述零序分量与零序电流指令的偏差。
附图说明
图1为本发明一实施例级联式并网逆变器控制方法流程示意图；
图2为本发明一实施例星接级联式逆变器均衡控制系统结构框图；
图3为本发明一实施例星接级联式逆变器均衡控制系统控制方法流程示意图；
图4为本发明一实施例星接级联式逆变器不对称负荷电流跟踪控制系统结构框图；
图5为本发明一实施例星接级联式逆变器不对称负荷电流跟踪控制系统控制方法流程示意图；
图6为本发明一实施例角接级联式逆变器均衡控制系统结构框图；
图7为本发明一实施例角接级联式逆变器均衡控制系统控制方法流程示意图；
图8为本发明一实施例角接级联式逆变器不对称负荷电流跟踪控制系统结构框图；
图9为本发明一实施例角接级联式逆变器均衡控制系统控制方法流程示意图；
图10为本发明一实施例级联式并网逆变器控制装置结构示意图。
附图标记说明：
10-第一采样单元；20-第二采样单元；30-零序单元；40-接收单元；50-输出单元。
具体实施方式
H桥级联结构的并网逆变器可以实现无升压变压器直接接入中压电网，在实际运行中会面临某些模块故障切除造成的三相不对称问题、电网电压不对称问题，以及需要补偿负荷不对称电流的问题。在这种情况下，需要采用适当的控制方法，实现在上述不同场景下的正常稳定运行。
级联式(也称为链式)逆变器分为星接和角接两种结构，由于星接结构不具有零序电流回路，可以通过叠加零序电压(相当于控制中性点电压)实现各种不对称情况下的均衡控制；而由于角接结构具有零序电流回路，可以通过控制零序电流实现各种不对称情况下的均衡控制。二者都可提供负序电流回路，将负序电流控制作为另一个均衡控制的自由度。
现有技术都是针对某一种结构，叠加负序或零序控制分量，在模块故障造成的不对称、电网电压不对称或负荷电流不对称等情况下，实现有功或无功的均衡控制。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
如图1所示，图1为本发明一实施例级联式并网逆变器控制方法流程示意图。本发明公开了一种级联式并网逆变器控制方法，应用于级联式并网逆变器的控制器，所述级联式并网逆变器控制方法包括：
S100，采样电网电压并通过锁相环处理，得到正序相角和负序相角。
其中，先采样得到电网的电压，电网电压包括电网相电压和电网线线电压，将采样得到的电网相电压输入到锁相环中进行锁相，得到所述电网相电压的正序相角和负序相角。
S200，采样逆变器电流，将所述逆变器电流分别在所述正序相角和负序相角下进行坐标变换，得到逆变器电流的正序分量和负序分量。
其中，对逆变器的电流进行采样，将采集到的逆变器的三相电流值分别进行dq旋转坐标变换，计算出其在dq旋转坐标系中的d轴分量和q轴分量，即对应逆变器电流的正序分量和负序分量。
S300，获取所述逆变器的零序分量。
根据不同结构的逆变器，获取的不同的逆变器的零序分量。对于星接结构，获取得到的是逆变器零序电压分量，而对于角接结构，获取得到的是逆变器零序电流分量。其中，对于逆变器零序电压分量是实时计算，在三相对称或者电网电压对称的情况下，逆变器零序电压分量为0，而当三相不对称或者电网电压不对称时，通过预设的计算公式计算得到零序电压分量的幅值和相位。
S400，接收来自上位机或本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令。
其中，通过接收来自上位机或本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令，得到系统预设的参考值。通过接收到的指令可知输出的是均衡的逆变器调制信号还是非均衡的逆变器调制信号。
S500，根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器的调制信号。
以追踪所述正序电流指令和所述负序电流指令为目标，给定所述正序电流指令和所述负序电流指令，将正序电流指令和逆变器电流的正序分量的差值输入到第一PI控制器中，将负序电流指令和逆变器电流的负序分量的差值输入到第二PI控制器中。最后将第一PI控制器的输出值和第二PI控制器的输出值与逆变器的零序分量作运算，再叠加电网相电压前馈，输出所述逆变器调制信号值。
这样，通过接收来自上位机或者本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令，根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，并叠加零序分量和电网电压前馈，可以对于输出的逆变器调制信号进行控制，从而可以实现对称的调制信号需求和不对称的调制信号需求，以适应不同的使用场景需求。
另外，现有的并网逆变器一般功率因数是1，只考虑一个自由度，例如负序分量或者零序分量。而本申请中控制两个自由度的情况，即同时控制负序分量和零序分量，通过控制两个自由度，可以适应并网逆变器功率因数任意变化的情况，和需要跟踪不对称负荷电流的情况。相对于只有一个自由度的方案来说，应用范围更广。在并网逆变器功率因数不是1的情况，或者需要跟踪不对称负荷的情况下，只控制一个自由度是无法满足需求。本申请针对的不是只输出正序分量的情况。利用负序分量和零序分量两个控制自由度，同时对有功和无功进行控制，灵活适应三相模块数不相等、电网电压不对称、负荷电流不对称等不同应用场景。
如图2所示，图2为本发明一实施例星接级联式逆变器均衡控制系统结构框图。其中，采集电网相电压，Usabcp为电网相电压，将采样得到的电网相电压输入到锁相环PLL中进行锁相，得到所述电网相电压的正序相角θp和负序相角θn。接着采样逆变器电流iabc，将所述逆变器电流分别在所述正序相角θp和负序相角θn下进行坐标变换，即将三相转换为两相的坐标变换，从而得到逆变器电流的正序分量idqp和负序分量idqn。
可选地，所述获取零序分量中，当所述逆变器为星接结构时，所述零序分量为零序电压分量，且所述零序电压分量的幅值和相角满足：
Figure BDA0002986357670000081
Figure BDA0002986357670000082
其中，a、b、c分别为A、B、C三相中正常工作的模块数量，Us为电网相电压幅值，
Figure BDA0002986357670000083
为逆变器功率因数角。
其中，先获取所述逆变器的各相正常工作模块数，并根据获取得到的各相正常工作模块数计算得到零序电压分量。对于三相正常模块数的确定，对于每个模块是否发生故障，每个模块故障都有一个信号可以反馈到CPU中，通过CPU可以确定三相正常的没有发生故障的模块数，从而得到A、B、C三相中正常工作的模块数量a、b、c。
其中，当所述逆变器为星接结构时，当三相正常模块数不相等的情况下，通过上面的等式计算得到零序电压分量的幅值和相位，这样便于计算得到零序电压分量，有利于输出对称的逆变器电流。当三相正常模块数相等时，U0的幅值为零。
如图3所示，图3为本发明一实施例星接级联式逆变器均衡控制系统控制方法流程示意图。可选地，所述S500根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器调制信号，包括：
S511，根据所述正序电流指令和所述逆变器电流的正序分量，得到第一电流偏差信号，将所述第一电流偏差信号输入至第一PI控制器；
S512，根据所述负序电流指令和所述逆变器电流的负序分量，得到第二电流偏差信号，将所述第二电流偏差信号输入至第二PI控制器；
S513，将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角下做两相转三相的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角下做两相转三相的坐标变换；
S514，将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，并减去所述零序电压分量值，再叠加电网相电压前馈，得到所述逆变器的调制信号值。
其中，所述正序电流指令设定为预设电流值，所述负序电流指令设定为0。
其中，采集电网相电压，Usabcp为电网相电压，将采样得到的电网相电压输入到锁相环PLL中进行锁相，得到所述电网相电压的正序相角θp和负序相角θn。接着采样逆变器电流iabc，将所述逆变器电流分别在所述正序相角θp和负序相角θn下进行坐标变换，即将三相转换为两相的坐标变换，从而得到逆变器电流的正序分量idqp和负序分量idqn。正序电流指令为idqp*，负序电流指令为idqn*，根据正序电流指令值idqp*和逆变器电流的正序分量idqp，计算正序电流指令值idqp*减去逆变器电流的正序分量idqp的差值，得到第一电流偏差信号，将所述第一偏差电流信号输入至第一PI控制器，进行PI调节运算。同样地，对于负序分量，根据负序电流指令值idqn*和逆变器电流的负序分量idqn，计算负序电流指令值idqn*减去逆变器电流的负序分量idqn的差值，得到第二电流偏差信号，将所述第二偏差电流信号输入至第二PI控制器，进行PI调节运算。将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角θp下做两相转三相(abc/dq)的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角θn下做两相转三相(abc/dq)的坐标变换，将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，并减去所述零序电压分量值U0，再叠加电网相电压前馈，得到所述逆变器调制信号值。这样，当三相正常模块数不相等的情况下，使得三相不对称，在三相不对称时存在负序分量和零序分量。通过第一PI控制器和第二PI控制器分别进行控制，另外将负序电流指令设定为0，以及通过预设的公式计算得到U0，即将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，并减去所述零序电压分量值U0，再叠加电网相电压前馈，得到所述逆变器调制信号值，实现输出对称的逆变器电流。从而解决了三相正常模块数不相等的情况下，输出的逆变器电流不对称的问题。
其中，采用PI控制器的方式就是要实现实际值接近参考值，有一个反馈值和参考值输入去求偏差，然后给到PI控制器，从而可以达到实际值接近参考值的效果。
可选地，将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，并减去所述零序电压分量值，之后再叠加电网相电压Usabcp。在电网电压不对称使得输出的逆变器电流不对称时，通过叠加一前馈值，电网电压的不对称，由电网电压的前馈值承担，由第一PI控制器和第二PI控制器输出对称电流，从而实现在电网电压不对称时保持逆变器电流对称。
如图4和图5所示，图4为本发明一实施例星接级联式逆变器不对称负荷电流跟踪控制系统结构框图；图5为本发明一实施例星接级联式逆变器不对称负荷电流跟踪控制系统控制方法流程示意图。可选地，所述S500，根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器调制信号，包括：
S501，采样逆变器的负荷电流，将所述负荷电流分别在所述正序相角和负序相角下进行坐标变换，得到负荷电流的正序分量和负序分量；
S502，将所述负荷电流的正序分量设定为正序电流指令，将所述负荷电流的负序分量设定为负序电流指令；
S511，根据所述正序电流指令和所述逆变器电流的正序分量，得到第一电流偏差信号，将所述第一电流偏差信号输入至第一PI控制器；
S512，根据所述负序电流指令和所述逆变器电流的负序分量，得到第二电流偏差信号，将所述第二电流偏差信号输入至第二PI控制器；
S513，将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角下做两相转三相的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角下做两相转三相的坐标变换；
S514，将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，并减去所述零序电压分量值，再叠加电网相电压前馈得到所述逆变器的调制信号值；
其中，所述正序电流指令设定为负荷电流正序分量，所述负序电流指令设定为负荷电流负序分量。
其中，Usabcp为电网相电压，将采样得到的电网相电压输入到锁相环PLL中进行锁相，得到所述电网相电压的正序相角θp和负序相角θn。采样逆变器电流iabc，将所述逆变器电流分别在所述正序相角θp和负序相角θn下进行坐标变换，得到逆变器电流的正序分量idqp和负序分量idqn。正序电流指令为iLdqp，负序电流指令为iLdqn，根据正序电流指令值iLdqp和逆变器电流的正序分量idqp，计算正序电流指令值iLdqp减去逆变器电流的正序分量idqp的差值，得到第一电流偏差信号，将所述第一偏差电流信号输入至第一PI控制器，进行PI调节运算。同样地，对于负序分量，根据负序电流指令值iLdqn和逆变器电流的负序分量idqn，计算负序电流指令值iLdqn减去逆变器电流的负序分量idqn的差值，得到第二电流偏差信号，将所述第二偏差电流信号输入至第二PI控制器，进行PI调节运算。将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角θp下做两相转三相(abc/dq)的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角θn下做两相转三相(abc/dq)的坐标变换，将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，并减去所述零序电压分量值U0，再叠加电网相电压前馈得到所述逆变器调制信号值。在该应用场景下，三相负荷有可能不对称，而电网不希望不对称的负荷电流进入电网，在这种情况下需要逆变器承担不对称的负荷电流，使电网电流保持三相对称。
这样，通过将所述正序电流指令设定为负荷电流正序分量，所述负序电流指令设定为负荷电流负序分量，使逆变器跟踪不对称的负荷电流，防止不对称的负荷电流流入电网中。
如图6和图7所示，图6为本发明一实施例角接级联式逆变器均衡控制系统结构框图，图7为本发明一实施例角接级联式逆变器均衡控制系统控制方法流程示意图。可选地，所述S500，根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器调制信号，包括：
S521，接收来自上位机或本地人机接口的零序电流指令；
S522，根据所述正序电流指令和所述逆变器电流的正序分量，得到第一电流偏差信号，将所述第一电流偏差信号输入至第一PI控制器；
S523，根据所述负序电流指令和所述逆变器电流的负序分量，得到第二电流偏差信号，将所述第二电流偏差信号输入至第二PI控制器；
S524，将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角下做两相转三相的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角下做两相转三相的坐标变换；
S525，根据所述零序电流指令和所述逆变器的零序电流分量，得到第三电流偏差信号，将所述第三电流偏差信号输入至PR控制器；
S526，将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，将相加后的结果进行星角变换后，再与所述PR控制器的输出值相加，再叠加电网线电压前馈，得到所述逆变器的调制信号值；
其中，所述正序电流指令设定为预设电流值，所述负序电流指令设定为0。
其中，Usabcp为电网相电压，将采样得到的电网相电压输入到锁相环PLL中进行锁相，得到所述电网相电压的正序相角θp和负序相角θn。采样逆变器电流相角θn。采样逆变器电流iabc，将所述逆变器电流分别在所述正序相角θp和负序相角θn下进行坐标变换，得到逆变器电流的正序分量idqp和负序分量idqn。
其中，正序电流指令为idqp*，负序电流指令为idqn*，根据正序电流指令值idqp*和逆变器电流的正序分量idqp，计算正序电流指令值idqp*减去逆变器电流的正序分量idqp的差值，得到第一电流偏差信号，将所述第一偏差电流信号输入至第一PI控制器，进行PI调节运算。同样地，对于负序分量，根据负序电流指令值idqn*和逆变器电流的负序分量idqn，计算负序电流指令值idqn*减去逆变器电流的负序分量idqn的差值，得到第二电流偏差信号，将所述第二偏差电流信号输入至第二PI控制器，进行PI调节运算。将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角θp下做两相转三相(abc/dq)的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角θn下做两相转三相(abc/dq)的坐标变换，将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，将相加后的结果做星角变换。将所述零序电流指令和所述逆变器零序分量进行PR控制，将相加后的结果进行星角变换后，再与所述PR控制器的输出值相加，得到所述逆变器调制信号值，将再与PR控制的输出相加，再叠加电网线电压前馈得到所述逆变器调制信号。
由于角接结构具有零序电流回路，因此加入零序电流，而零序电流不能直接进行旋转坐标变换，故用PR控制器对零序电流进行直接调节。此外，并网逆变器通常对线电流进行调节，而零序电流只存在于角接结构的“角内”，因此需要对正、负序电流调节器输出做Y/△(星/角)变换后，再与零序电流调节器输出相加。在某些模块故障造成三相模块数不相等的情况下，在三相不对称时存在负序分量和零序分量。通过第一PI控制器、第二PI控制器和PR控制器分别对正负零序电流进行控制，即将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，并在Y/△(星/角)变换后与PR控制器输出值相加，再叠加电网线电压前馈，得到所述逆变器调制信号值，实现输出对称的逆变器电流。从而解决了三相正常模块数不相等的情况下，输出的逆变器电流不对称的问题。
由于角接结构会存在零序电流回路，因此控制结构与星接结构不一样，所以需要控制零序电流。其中，零序电流分量为I0＝(Ia+Ib+Ic)/3。
可选地，将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，将相加后的结果进行星角变换后，再与所述PR控制器的输出值相加，之后再叠加电网线电压Usabcl。在电网电压不对称使得输出的逆变器电流不对称时，通过叠加一前馈值，电网电压的不对称，由电网电压的前馈值承担，由第一PI控制器、第二PI控制器和PR控制器输出对称电流，从而实现在电网电压不对称时保持逆变器电流对称。
如图8和图9所示，图8为本发明一实施例角接级联式逆变器不对称负荷电流跟踪控制系统结构框图，图9为本发明一实施例角接级联式逆变器均衡控制系统控制方法流程示意图。可选地，所述S500，根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器调制信号，包括：
S501，采样逆变器的负荷电流，将所述负荷电流分别在所述正序相角和负序相角下进行坐标变换，得到负荷电流的正序分量和负序分量；
S502，将所述负荷电流的正序分量设定为正序电流指令，将所述负荷电流的负序分量设定为负序电流指令；
S521，接收来自上位机或本地人机接口的零序电流指令；
S522，根据所述正序电流指令和所述逆变器电流的正序分量，得到第一电流偏差信号，将所述第一电流偏差信号输入至第一PI控制器；
S523，根据所述负序电流指令和所述逆变器电流的负序分量，得到第二电流偏差信号，将所述第二电流偏差信号输入至第二PI控制器；
S524，将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角下做两相转三相的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角下做两相转三相的坐标变换；
S525，根据所述零序电流指令和所述逆变器的零序电流分量，得到第三电流偏差信号，将所述第三电流偏差信号输入至PR控制器；
S526，将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，将相加后的结果进行星角变换后，再与所述PR控制器的输出值相加，再叠加电网线电压前馈得到所述逆变器的调制信号值；
其中，所述正序电流指令设定为负荷电流正序分量，所述负序电流指令设定为负荷电流负序分量。
其中，Usabcp为电网相电压，将采样得到的电网相电压输入到锁相环PLL中进行锁相，得到所述电网相电压的正序相角θp和负序相角θn。采样逆变器电流iabc，将所述逆变器电流分别在所述正序相角θp和负序相角θn下进行坐标变换，得到逆变器电流的正序分量idqp和负序分量idqn。正序电流指令为idqp*，负序电流指令为idqn*，根据正序电流指令值idqn*和逆变器电流的正序分量idqn，计算正序电流指令值idqn*减去逆变器电流的正序分量idqp的差值，得到第一电流偏差信号，将所述第一偏差电流信号输入至第一PI控制器，进行PI调节运算。同样地，对于负序分量，根据负序电流指令值idqn*和逆变器电流的负序分量idqn，计算负序电流指令值idqn*减去逆变器电流的负序分量idqn的差值，得到第二电流偏差信号，将所述第二偏差电流信号输入至第二PI控制器，进行PI调节运算，所述正序电流指令设定为负荷电流正序分量，所述负序电流指令设定为负荷电流负序分量。将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角θp下做两相转三相(abc/dq)的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角θn下做两相转三相(abc/dq)的坐标变换，将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，将相加后的结果做星角变换。将所述零序电流指令和所述逆变器零序分量进行PR控制，将相加后的结果进行星角变换后，再与所述PR控制器的输出值相加，得到所述逆变器调制信号值，将再与PR控制的输出相加，并叠加电网线电压前馈，得到所述逆变器调制信号。
对于角接级联式逆变器，在该应用场景下，三相负荷有可能不对称，而电网不希望不对称的负荷电流进入电网，在这种情况下需要逆变器承担不对称的负荷电流，使电网电流保持三相对称。这样，通过将所述正序电流指令设定为负荷电流正序分量，所述负序电流指令设定为负荷电流负序分量，使逆变器跟踪不对称的负荷电流，防止不对称的负荷电流流入电网中。
如图10所示，图10为本发明一实施例级联式并网逆变器控制装置结构示意图。本申请还公开了一种级联式并网逆变器控制装置，包括：
第一采样单元10，其用于采样电网电压并通过锁相环处理，得到所述电网电压的正序相角和负序相角；
第二采样单元20，其用于采样逆变器电流，将所述逆变器电流分别在所述正序相角和负序相角下进行坐标变换，得到逆变器电流的正序分量和负序分量；
零序单元30，其用于获取所述逆变器的零序分量；
接收单元40，其用于接收来自上位机或本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令；
输出单元50，其用于根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，再叠加电网电压前馈，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，输出所述逆变器的调制信号。
其中，零序单元与输出单元通过同一控制单元控制。
这样，通过接收来自上位机或者本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令，根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，并叠加零序分量和电网电压前馈，可以对于输出的逆变器调制信号进行控制，从而可以实现对称的调制信号需求和不对称的调制信号需求，以适应不同的使用场景需求。
可选地，所述第一采样单元10包括锁相环，其用于对采集到的所述电网电压进行锁相计算，得到所述电网电压的正序相角和负序相角。
这样，通过设置锁相环有利于得到正序相角和负序相角，从而保证逆变器输出电流与电网电压保持同步。
可选地，所述输出单元50包括PI控制器和PR控制器，所述PI控制器用于调节所述逆变器电流正序分量与正序电流指令的偏差以及所述逆变器电流负序分量与负序电流指令的偏差，所述PR控制器用于调节所述零序分量与零序电流指令的偏差。
这样，通过设置不同的控制器，以适应不同的结构需求，适用范围更广。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种级联式并网逆变器控制方法，其特征在于，应用于级联式并网逆变器的控制器，所述级联式并网逆变器控制方法包括：
采样电网电压并通过锁相环处理，得到所述电网电压的正序相角和负序相角；
采样逆变器电流，将所述逆变器电流分别在所述正序相角和所述负序相角下进行坐标变换，得到所述逆变器电流的正序分量和负序分量；
获取所述逆变器的零序分量；
接收来自上位机或本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令；
根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器的调制信号。
2.根据权利要求1所述的级联式并网逆变器控制方法，其特征在于，所述获取所述逆变器的零序分量中，当所述逆变器为星接结构时，所述零序分量为零序电压分量，且所述零序电压分量的幅值和相角满足：
Figure FDA0002986357660000011
Figure FDA0002986357660000012
其中，a、b、c分别为A、B、C三相中正常工作的模块数量，Us为电网相电压幅值，
Figure FDA0002986357660000013
为逆变器功率因数角。
3.根据权利要求2所述的级联式并网逆变器控制方法，其特征在于，所述根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器的调制信号，包括：
根据所述正序电流指令和所述逆变器电流的正序分量，得到第一电流偏差信号，将所述第一电流偏差信号输入至第一PI控制器；
根据所述负序电流指令和所述逆变器电流的负序分量，得到第二电流偏差信号，将所述第二电流偏差信号输入至第二PI控制器；
将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角下做两相转三相的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角下做两相转三相的坐标变换；
将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，并减去所述零序电压分量值，再叠加电网相电压前馈得到所述逆变器的调制信号值。
4.根据权利要求3所述的级联式并网逆变器控制方法，其特征在于，所述根据所述正序电流指令和所述逆变器电流的正序分量，得到第一电流偏差信号，将所述第一电流偏差信号输入至第一PI控制器，之前还包括：
采样逆变器的负荷电流，将所述负荷电流分别在所述正序相角和负序相角下进行坐标变换，得到所述负荷电流的正序分量和负序分量；
将所述负荷电流的正序分量设定为所述正序电流指令，将所述负荷电流的负序分量设定为所述负序电流指令。
5.根据权利要求1所述的级联式并网逆变器控制方法，其特征在于，所述获取所述逆变器的零序分量中，当所述逆变器为角接结构时，所述零序分量为零序电流分量，其中，所述零序电流分量通过所述逆变器电流计算获得。
6.根据权利要求5所述的级联式并网逆变器控制方法，其特征在于，所述根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器的调制信号，包括：
接收来自上位机或本地人机接口的零序电流指令；
根据所述正序电流指令和所述逆变器电流的正序分量，得到第一电流偏差信号，将所述第一电流偏差信号输入至第一PI控制器；
根据所述负序电流指令和所述逆变器电流的负序分量，得到第二电流偏差信号，将所述第二电流偏差信号输入至第二PI控制器；
将所述第一PI控制器的输出值在所述正序相角下做两相转三相的坐标变换，所述第二PI控制器的输出值在所述负序相角下做两相转三相的坐标变换；
根据所述零序电流指令和所述逆变器的零序电流分量，得到第三电流偏差信号，将所述第三电流偏差信号输入至PR控制器；
将经过坐标转换后的所述第一PI控制器的输出值和所述第二PI控制器的输出值相加，将相加后的结果进行星角变换后，再与所述PR控制器的输出值相加，再叠加电网线电压前馈得到所述逆变器的调制信号值。
7.根据权利要求6所述的级联式并网逆变器控制方法，其特征在于，在所述接收来自上位机或本地人机接口的零序电流指令，之前还包括：
采样逆变器的负荷电流，将所述负荷电流分别在所述正序相角和所述负序相角下进行坐标变换，得到负荷电流的正序分量和负序分量；
将所述负荷电流的正序分量设定为所述正序电流指令，将所述负荷电流的负序分量设定为所述负序电流指令。
8.一种级联式并网逆变器控制装置，其特征在于，包括：
第一采样单元(10)，其用于采样电网电压并通过锁相环处理，得到所述电网电压的正序相角和负序相角；
第二采样单元(20)，其用于采样逆变器电流，将所述逆变器电流分别在所述正序相角和负序相角下进行坐标变换，得到逆变器电流的正序分量和负序分量；
零序单元(30)，其用于获取所述逆变器的零序分量；
接收单元(40)，其用于接收来自上位机或本地人机接口的正序电流指令和负序电流指令；
输出单元(50)，其用于根据所述正序电流指令和所述负序电流指令给定进行逆变器电流各序分量的电流闭环控制，将所述电流闭环控制输出与所述零序分量作运算，再叠加电网电压前馈，输出所述逆变器的调制信号。
9.根据权利要求8所述的级联式并网逆变器控制装置，其特征在于，所述第一采样单元(10)包括锁相环，其用于对采集到的所述电网电压进行锁相计算，得到所述电网电压的正序相角和负序相角。
10.根据权利要求8所述的级联式并网逆变器控制装置，其特征在于，所述控制单元(50)包括PI控制器和PR控制器，所述PI控制器用于调节所述逆变器电流正序分量与正序电流指令的偏差以及所述逆变器电流负序分量与负序电流指令的偏差，所述PR控制器用于调节所述零序分量与零序电流指令的偏差。
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