CN115864493A - 一种光伏逆变系统及光伏逆变器控制方法 - Google Patents

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CN115864493A CN202211351445.5A CN202211351445A CN115864493A CN 115864493 A CN115864493 A CN 115864493A CN 202211351445 A CN202211351445 A CN 202211351445A CN 115864493 A CN115864493 A CN 115864493A
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郭亚楠
徐子炎
蒋成博
王红庆
李红刚
徐铭辉
杨龙武
李伟令
王海燕
朱志豪
朱启媛
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Abstract

本发明属于光伏并网技术领域，具体涉及一种光伏逆变系统及光伏逆变器控制方法。该控制方法在q轴控制流程中，依据iqPI‑id+Uq除以Uref的结果得到q轴电流控制值i* q，在d轴控制流程中，依据idPI‑iq+Ud除以Uref的结果得到d轴电流控制值i* d；而且，引入总线参考电压Uref，总线参考电压Uref为逆变器直流侧设置的两个均压电容的电压和，将(Uref‑Udc)/Ud经过调节的结果作为d轴电流参考值idref参与d轴控制计算，以此来控制逆变器输出的有功功率和无功功率的大小，提高电网的电能质量以及并网质量，整体的可靠性和稳定性也得以提高。

Description

一种光伏逆变系统及光伏逆变器控制方法
技术领域
本发明属于光伏并网技术领域，具体涉及一种光伏逆变系统及光伏逆变器控制方法。
背景技术
随着“碳中和、碳达峰”目标任务的提出，煤炭等能源在慢慢地退出市场，而以光伏为代表的清洁能源正在占据着越来越大的市场，其中逆变器是连接光伏系统与电网之间的重要元器件，作用是将光伏阵列产生的直流电经光伏逆变器将其变换为三相电，之后再并入电网，故光伏逆变器的控制性能直接影响了并入电网的效率。因此为了使光伏逆变器安全、可靠、高效地并入电网，必须找到合适的控制方法，以提高光伏逆变器输出的三相电并入电网的质量，进一步提高逆变器并网效率。
目前，并网电流控制方法应用较多的有自适应滑膜控制、比例积分控制、比例谐振控制、直接功率控制和基于电流闭环的矢量控制等。滑膜控制方法优点是鲁棒性好，尤其是对于非线性系统具有良好的控制效果，但是这种算法的复杂性会增加系统的控制复杂度和实现难度；比例积分控制算法简单，可靠性高且容易实现，但是由于实际对象通常为非线性系统，常规的比例积分控制算法难以达到理想的效果，难以满足大多数实际需要；比例谐振控制算法，能够实现对交流输入的无静差控制，而且有助于简化控制系统的结构，但是在实际的应用中，由于元器件参数精度和数字系统精度的限制，导致该种算法不易实现；直接功率控制算法将并网逆变器输出的有功功率与无功功率用于控制，其鲁棒性好、控制算法简单，但该法会造成开关频率的不稳定，进而产生不稳定的谐波干扰，降低并入电流的电能质量；基于电流闭环的矢量控制算法通过控制d、q轴电流来控制系统的有功功率与无功功率，进而提高并入电网的电能质量，例如申请公布号为CN114024336A的中国发明专利申请所公开的PQ控制策略，PQ控制包括有功环和无功环，有功环将Pref和实际有功出力P的差值经PI控制器得到电流内环参考值idref，电流内环再将idref和实际的d轴电流id的差值经过PI控制器得到的输出值，与电网侧电压d轴分量ugd、逆变器并网电流q轴分量iq进行相应处理，最终得到PWM参考信号，无功环同理。该种控制方法控制精度还有待提高。每种算法均存在一定的优缺点，因此研究出一种可靠、安全、精度高的控制算法十分关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏逆变器控制方法，用以解决现有技术中使用传统的控制方法造成的控制精度不高的问题，并提出了一种采用该控制方法的光伏逆变系统。
为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：
本发明的一种光伏逆变器控制方法，所述光伏逆变器的交流侧用于连接电网，光伏逆变器的直流侧并联有均压支路，均压支路上设置有串联设置的两个均压电容；所述光伏逆变器控制方法包括如下步骤：
1)采集逆变器网侧三相电压，对网侧三相电压进行变换，得到d轴电压实际值Ud和q轴电压实际值Uq；采集逆变器交流侧输出的三相电流，对逆变器交流侧输出的三相电流进行变换，得到d轴电流实际值id和q轴电流实际值iq；采集两个均压电容的电压并相加，得到总线电压参考值Uref；采集逆变器直流侧电压实际值Udc；
2)将总线电压参考值Uref与直流侧电压实际值Udc作差，得到的差值与d轴电压实际值Ud相除，对相除的结果进行调节处理得到d轴电流参考值idref；将d轴电流参考值idref与d轴电流实际值id作差，对得到的差值进行调节处理，得到d轴电流调节值idPI；将得到的d轴电流调节值idPI与q轴电流实际值iq作差后再与d轴电压实际值Ud相加，得到的结果与总线电压参考值Uref相除，依据相除的结果得到d轴电流控制值i* d；
3)将q轴电流参考值iqref与q轴电流实际值iq作差，对得到的差值进行调节处理，得到q轴电流调节值iqPI；将得到的q轴电流调节值iqPI与d轴电流实际值id作差后再与q轴电压实际值Uq相加，得到的结果与总线电压参考值Uref相除，依据相除的结果得到q轴电流控制值i* q；
4)对得到的d轴电流控制值i* d和q轴电流控制值i* q进行变换以及运算处理，以生成逆变器的控制信号，根据逆变器控制信号对逆变器进行控制。
上述技术方案的有益效果为：在q轴控制流程中，依据iqPI-id+Uq除以Uref的结果得到q轴电流控制值i* q，在d轴控制流程中，依据idPI-iq+Ud除以Uref的结果得到d轴电流控制值i* d；而且，引入总线参考电压Uref，总线参考电压Uref为逆变器直流侧设置的两个均压电容的电压和，将(Uref-Udc)/Ud经过调节的结果作为d轴电流参考值idref参与d轴控制计算，以此来控制逆变器输出的有功功率和无功功率的大小，提高电网的电能质量以及并网质量，整体的可靠性和稳定性也得以提高。
对上述控制方法进一步改进，步骤1)中还包括：获取逆变器交流侧输出电压与电流之间的相位角
Figure BDA0003919012070000021
则步骤3)中，所述q轴电流参考值iqref采用如下方法计算得到：若相位差为0°，功率因数为1，则q轴电流参考值iqref为d轴电流参考值idref与施加的无功功率扰动步长DisturbParam的乘积；若相位差不为0°，功率因数不为1，则q轴电流参考值iqref为d轴电流参考值idref与
Figure BDA0003919012070000031
的乘积。
上述技术方案的有益效果为：针对q轴电流参考值iqref可采用两种方式确定，将施加的无功功率扰动步长DisturbParam或者
Figure BDA0003919012070000032
作为控制参数，以提高整体的控制精度。
对上述控制方法进一步改进，所述无功功率扰动步长DisturbParam与光伏逆变器的工作状态、光伏逆变器交流侧的相位差、光伏逆变器是否处于孤岛状态、孤岛检测次数、以及扰动次数有关；其中，孤岛状态是指光伏处于离网状态，在光伏逆变器交流侧的相位差大于设定相位差阈值时，则使孤岛检测次数增加1。
对上述控制方法进一步改进，若光伏逆变器的工作状态为非正常，则DisturbParam＝0.02s。
对上述控制方法进一步改进，采用如下方法确定
Figure BDA0003919012070000033
a)根据设置的二维数组，采用如下方法分别确定二维数组横坐标和二维数组纵坐标以从二维数组中取数据，并将取出的数据作为
Figure BDA0003919012070000034
根据实测输出功率所处的功率区间，确定与所处功率区间对应的二维数组横坐标；其中，一个功率区间对应的一个二维数组横坐标，且功率区间的功率上限值越大，二维数组横坐标越大；判断
Figure BDA0003919012070000035
的大小：若
Figure BDA0003919012070000036
则
Figure BDA0003919012070000037
若
Figure BDA0003919012070000038
则依据
Figure BDA0003919012070000039
的大小确定二维数组纵坐标；b)比较当前
Figure BDA00039190120700000310
与
Figure BDA00039190120700000311
若
Figure BDA00039190120700000312
则更新
Figure BDA00039190120700000313
且更新后的
Figure BDA00039190120700000314
为更新前的
Figure BDA00039190120700000315
加1；若
Figure BDA00039190120700000316
则更新
Figure BDA00039190120700000317
且更新后的
Figure BDA00039190120700000318
为更新前的
Figure BDA00039190120700000319
减1。
对上述控制方法进一步改进，步骤2)中依据相除的结果得到d轴电流控制值i* d手段为：将相除的结果进行限幅处理得到d轴电流控制值i* d；步骤3)中依据相除的结果得到q轴电流控制值i* q的手段为：将相除的结果进行限幅处理得到q轴电流控制值i* q。
上述技术方案的有益效果为：进行限幅处理以得到q轴电流控制值i* q和d轴电流控制值i* d，保证后续处理不会超限，进而保证整个系统的可靠运行。
对上述控制方法进一步改进，步骤2)中在对得到的差值进行调节处理前还需先对得到的差值进行一阶滤波处理；在对相除的结果进行调节处理前还需先对相除的结果进行一阶滤波处理；步骤3)中在对得到差值进行调节处理前还需先对得到的差值进行一阶滤波处理。
对上述控制方法进一步改进，步骤1)中采集的两个均压电容的电压均为一个周期内采集的电压的平均值。
本发明还提供了一种光伏逆变系统，包括依次设置光伏和电网之间变压模块、均压模块和逆变器，均压模块包括并联在逆变器直流侧的均压支路，还包括控制装置、电压检测模块和电流检测模块，电压检测模块用于检测两个均压电容的电压和逆变器交流侧输出的三相电压，电流检测模块用于检测网侧三相电流，控制装置采样连接电压检测模块和电流检测模块，控制装置控制连接逆变器，所述控制装置包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现上述介绍的光伏逆变器控制方法，并达到与该方法相同的有益效果。
附图说明
图1是本发明的光伏逆变系统的电路结构图；
图2是本发明的光伏逆变器的控制框图；
图3是d轴逆变控制的流程图；
图4是q轴逆变控制的流程图；
图5是本发明的确定无功功率扰动步长DisturbParam的流程图；
图6(a)是本发明的确定二维数组横坐标CmdLineIndex的流程图；
图6(b)是本发明的确定二维数组纵坐标CmdRowIndex的流程图；
图7(a)是10kW光伏逆变器网侧电压与并网电流的仿真结果图；
图7(b)是图7(a)中相电压与A相电流的对比图；
图7(c)是并网电流的谐波含量分析图。
具体实施方式
为了提高光伏逆变系统中光伏逆变器的并网效率和并网电流质量，本发明在基于电网电压定向矢量控制算法的基础上进行改进，使改进后的控制方法具有较好的控制能力，进一步提升了光伏逆变器并网控制能力的可靠性、稳定性以及谐波干扰能力。下面结合附图和实施例，对本发明的一种光伏逆变系统和一种光伏逆变器控制方法进行详细介绍。
系统实施例：
在光伏和电网之间设置有本发明的一种光伏逆变系统，该系统的电路结构图如图1所示，包括依次设置的变压模块、均压模块、逆变器、以及滤波模块，除此以外还包括未在图1中示出的控制装置、电压检测模块和电流检测模块。变压模块主要用于对光伏输出的直流电进行升压操作。均压模块包括一条并联在逆变器直流侧的均压支路，均压支路上串设有两个均压电容C1和C2，两个均压电容C1和C2用于支撑并均衡直流侧电压，均压电容C1两端电压为P总线电压Up，均压电容C2两端电压为N总线电压UN，P总线电压Up和N总线电压UN通过电压检测模块检测得到。逆变器为电压源换流器(Voltage source converter，VSC)，逆变器交流侧输出的三相电流分别为Ia、Ib、Ic，通过电流检测模块检测得到，逆变器直流侧电压为Udc，通过电压检测模块检测得到。滤波模块为LCL滤波，用于对逆变器交流侧输出进行滤波后并入电网。网侧的三相电压分别为Ua、Ub、Uc，通过电压检测模块检测得到。需说明的是，这里的电压检测模块和电流检测模块均包括多个电压传感器和电流传感器，将所有的电压传感器统称为电压检测模块，将所有的电流传感器统称为电流检测模块。
控制装置通过线路连接电压检测模块和电流检测模块，以获取电压检测模块和电流检测模块采集的数据，控制装置控制连接逆变器，以对逆变器进行控制实现本发明的一种光伏逆变器控制方法。需说明的是，理论上控制装置还应该控制连接变压模块以对变压模块进行控制，但这方面内容并非本发明的重点，因此不再过多介绍。控制装置包括存储器、处理器和内部总线，处理器、存储器之间通过内部总线完成相互间的通信和数据交互。存储器包括至少一个存储于存储器中的软件功能模块，处理器通过运行存储在存储器中的软件程序以及模块，执行各种功能应用以及数据处理，实现本发明的一种光伏逆变器控制方法。其中，处理器可以为微处理器MCU、可编程逻辑器件FPGA等处理装置；存储器可为利用电能方式存储信息的各式存储器，例如RAM、ROM等；也可为利用磁能方式存储信息的各式存储器，例如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘等；还可为利用光学方式存储信息的各式存储器，例如CD、DVD等；当然，还可为其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等。
下面对本发明的一种光伏逆变器控制方法进行介绍。该控制方法对应的控制框图如图2所示，包括d轴控制和q轴控制，得到逆变器中开关管(本实施例中为IGBT)的控制信号。下面具体介绍。
步骤一，如图3所示，按照如下方法生成d轴电流控制值i* d：
1、采集网侧的三相电压Ua、Ub、Uc，以及逆变器交流侧输出的三相电流Ia、Ib、Ic，对其分别进行abc/αβ/dq变换，得到d轴电流实际值id、q轴电流实际值iq，以及d轴电压实际值Ud、q轴电压实际值Uq。具体过程如下：
1)将采集的网侧三相电压Ua、Ub、Uc，以及逆变器交流侧输出的三相电流Ia、Ib、Ic分别进行Clark变换得到两相静止的αβ坐标系下的采集量iα和iβ、以及Uα和Uβ，公式如下：
Figure BDA0003919012070000051
2)结合实际相角θ，将两相静止的αβ坐标系下的采集量iα和iβ、以及Uα和Uβ变换至同步旋转dq坐标系下d轴电流实际值id、q轴电流实际值iq，以及d轴电压实际值Ud、q轴电压实际值Uq，公式如下：
Figure BDA0003919012070000061
2、计算总线电压参考值Uref，Uref＝Up+UN，P总线电压Up和N总线电压UN均为采集的一个周期内的平均值，将总线电压参考值Uref与直流侧电压实际值Udc作差，得到输入侧电压偏差值Uerr；将输入侧电压偏差值Uerr与d轴电压实际值Ud相除后得到的结果依次进行一阶滤波处理(滤波处理控制框图中未体现)、PI调节，得到d轴电流参考值idref。
3、将d轴电流参考值idref与d轴电流实际值id作差，得到的差值idref-id依次经过一阶滤波处理(滤波处理控制框图中未体现)、PI调节，得到d轴电流调节值idPI。
4、将d轴电流调节值idPI与q轴电流实际值iq作差后并与d轴电压实际值Ud相加，得到的结果与总线电压参考值Uref相除，进而对相除得到的结果(idPI-iq+Ud)/Uref进行限幅处理(限幅在0～0.5之间)从而得到d轴电流控制值i* d。
步骤二，如图4所示，按照如下方法生成q轴电流控制值i* q：
1、同“生成d轴电流控制值i* d”过程中的步骤1，得到d轴电流实际值id、q轴电流实际值iq，以及d轴电压实际值Ud、q轴电压实际值Uq。并采集逆变器交流侧输出的电压和电流，确定输出电压和电流之间的相位角
Figure BDA0003919012070000062
进而确定
Figure BDA0003919012070000063
2、如图5所示，根据如下各条件确定无功功率扰动步长DisturbPararm的取值：
在三相逆变器并网后，以一定时间为扰动周期对电网的无功功率进行一个周期的扰动，无功扰动量为idref的DisturbPararm倍。在下一个扰动周期检测三相逆变器和电网公共耦合处的相位差，若检测的相位差与上一个扰动周期相位差的差值超过设定值，将idref乘以一定的倍数DisturbPararm继续对电网的无功功率进行扰动，每次扰动后，相位会向着偏大方向偏移，若在继续扰动后，对电网无功功率进行扰动的无功扰动量超过最大允许值，则判定电网出现孤岛效应，触发孤岛保护功能使三相逆变器停止运行。
1)上电首先判断逆变器是否工作在正常情况下：若逆变器不在正常工作模式下，DisturbParam为0.02，并置孤岛标志位IslandingFlag为0，扰动结束，未发生孤岛；若逆变器处于正常工作模式下，则执行步骤2)。
2)逆变器工作在正常情况下，计算AB相、BC相与CA相任两相之间的相位差，并且检测逆变器是否处于孤岛状态下(即检测孤岛标志位)：
①若得到的AB相、BC相和CA相任两相之间相位差均＜0.07s且IslandingFlag！＝0(孤岛标志位)，且连续检查三次孤岛均正常(指处于孤岛状态)，则DisturbParam＝0.2，IslandingFlag＝0。
②若IslandingFlag＝0，且连续3次AB相、BC相和CA相之间相位差＞0.1s，DisturbParam＝0.2，IslandingFlag＝1。
③若IslandingFlag＝1且检测AB相、BC相和CA相任两相之间相位差均＞0.18s，则孤岛检测次数+1，否则不加；此后再对孤岛检测次数进行检测：若孤岛检测次数＝0，且++DisturbCnt(扰动次数，是程序中定义的值，每次扰动后系统都会自动+1)<10，则DisturbParam＝0；若10≤DisturCnt＜19，DisturbParam＝(DisturCnt-9)*0.02；若19≤DisturCnt＜29，DisturbParam＝0.2(10*0.02s，此处含义为，在整个系统中，每次+1或者-1的时候代表了0.02秒，因此每次—1的时间代表了0.02秒，因此每次+1或-1的时间就是次数乘以0.02秒)；若29≤DisturCnt＜38，DisturbParam＝(38-DisturCnt)*0.02；若38≤DisturCnt＜48，DisturbParam＝0；若48≤DisturCnt＜60，DisturbParam＝(47-DisturCnt)*0.02；若60≤DisturCnt＜70，DisturbParam为-26*0.02；若70≤DisturCnt＜82，DisturbParam＝(DisturCnt-82)*0.02；否则DisturCnt＝0，DisturbParam＝0。
若孤岛检测次数大于3次，DisturbParam＝0.52s，反之DisturbParam＝-0.52s。
若扰动次数大于10次，DisturbParam＝-DisturbParam。
逆变器输出的无功电流是可调节的，而负载无功需求在一定电压幅值和频率条件下是不变的，因此通过检查相位的持续变化可检测阈值，通过检测相位的变化引入DisturbParam对逆变器输出的无功进行扰动，改变无功功率输出的改变，不仅进而调节源-负载之间的无功匹配度，而且起到了孤岛检测的作用。在孤岛发生时，无功扰动就会连续发生，扰动量也会一直增加，电压频率也越来越大，形成频率正向偏移的正反馈系统，从而主动判断出发生孤岛，触发孤岛保护功能保护逆变系统。
3、如图6(a)和图6(b)所示，根据如下各判断条件确定
Figure BDA0003919012070000071
的补偿系数取值。需说明的是，
Figure BDA0003919012070000072
是一个范围内的值，类似于DisturbParam，看成一个在不同输出功率(Outputwatt)区间内的补偿倍数，在相位差大时，无功功率很大，
Figure BDA0003919012070000073
补偿的多，在相位差较小时，无功功率较小，
Figure BDA0003919012070000074
补偿的少，经过系统的补偿无功功率，使得最终逆变器运行于单位功率状态，仅向电网输送有功功率。
1)
Figure BDA0003919012070000075
为实测值，通过
Figure BDA0003919012070000076
计算
Figure BDA0003919012070000077
值，
Figure BDA0003919012070000078
为一个20*8的数组，
Figure BDA0003919012070000079
为对应数组中的某个值，CmdRowIndex为二维数组列坐标，CmdLineIndex二维数组横坐标，Outputwatt为实测输出功率。
2)根据如下各判断条件确定二维数组横坐标CmdLineIndex：
Outputwatt＜Percent25load＝0.25PN(额定功率)，则CmdLineIndex＝0；
0.25PN≤Outputwatt＜Percent35load＝0.35PN，则CmdLineIndex＝1；
0.35PN≤Outputwatt＜Percent45load＝0.45PN，则CmdLineIndex＝2；
0.45PN≤Outputwatt＜Percent55load＝0.55PN，则CmdLineIndex＝3；
0.55PN≤Outputwatt＜Percent65load＝0.65PN，则CmdLineIndex＝4；
0.65PN≤Outputwatt＜Percent75load＝0.75PN，则CmdLineIndex＝5；
0.75PN≤Outputwatt＜Percent85load＝0.85PN，则CmdLineIndex＝6；
否则，CmdLineIndex＝7。
3)根据如下判断条件确定该二维数组列坐标CmdRowIndex：若
Figure BDA0003919012070000081
等于1(功率因数为1)，
Figure BDA0003919012070000082
程序结束；若
Figure BDA0003919012070000083
(
Figure BDA0003919012070000084
为功率因数cosφ扩大一百倍后的一个值，用于确定列数表，即
Figure BDA0003919012070000085
此处这样处理是为了计算方便)，
Figure BDA0003919012070000086
否则
Figure BDA0003919012070000087
(即
Figure BDA0003919012070000088
Figure BDA0003919012070000089
)，
Figure BDA00039190120700000810
否则CmdRowIndex＝0。
4)通过确定的CmdLineIndex(横坐标)和CmdRowIndex(列坐标)，已知
Figure BDA00039190120700000811
和实测输出功率Outputwatt，通过计算可得出
Figure BDA00039190120700000812
值，
Figure BDA00039190120700000813
初值为0，若
Figure BDA00039190120700000814
小于
Figure BDA00039190120700000815
Figure BDA00039190120700000816
若
Figure BDA00039190120700000817
大于等于
Figure BDA00039190120700000818
以此来求得
Figure BDA00039190120700000819
的值。
4、若
Figure BDA00039190120700000820
同时为0，相位差为0，则q轴电流参考值idref等于d轴电流参考值idref与DisturbParam相乘idref*DisturbParam，DisturbParam为施加的无功功率扰动补偿系数，其大小可根据逆变侧输出的功率大小而变化，若不同时为0，则q轴电流参考值iqref等于d轴电流参考值idref与
Figure BDA00039190120700000821
相乘
Figure BDA00039190120700000822
程序每次调节结束后会计算
Figure BDA00039190120700000823
的值，若大于等于
Figure BDA00039190120700000824
则
Figure BDA00039190120700000825
否则若小于
Figure BDA00039190120700000826
则
Figure BDA00039190120700000827
5、将q轴电流参考值iqref与q轴电流实际值iq作差，得到的差值iqref-iq依次进行一阶滤波处理(滤波处理控制框图中未体现)、PI调节，得到q轴电流调节值iqPI。
6、将q轴电流调节值iqPI与d轴电流实际值id作差后并与q轴电压实际值Uq相加，得到的结果与总线电压参考值Uref相除，进而对相除得到的结果(iqPI-id+Uq)/Uref进行限幅处理(限幅在-0.5～0.5之间)从而得到q轴电流控制值i* q。
步骤三，依据d轴电流控制值i* d和q轴电流控制值i* q，对其进行dq/αβ变换，得到控制信号U* α和U* β，进行空间矢量脉宽调制(SVPWM)，从而得到12路驱动信号对逆变器中的各开关管进行控制，从而得到三相并网电流，实现并网控制。
应用上述方法对10kW光伏逆变器网侧电压与并网电流的仿真结果如图7(a)所示；图7(b)是图7(a)中相电压与A相电流的对比图，从图7(b)中可以看出，在该控制方法下，在0.04s后，并网电流基本与电压相位基本保持一致，能较快的达到稳定状态，响应速度较快且纹波小；图7(c)是并网电流的谐波含量分析图，基波50Hz，总谐波失真1.52％，故系统的谐波含量满足并网谐波率低于5％的要求。
综上，本发明具有如下特点：
1)在d轴的控制中，通过引入N总线电压和P总线电压计算出总线电压参考值Uref，利用总线电压参考值Uref，参与d轴计算；在q轴的控制中，引入了无功功率扰动参数、相位角
Figure BDA0003919012070000091
的正切值作为两个控制参数，参与q轴计算。从而使得最终输出的ed＝|E|，eq＝0。
2)电网电压不变的情况下，通过改变id、iq、
Figure BDA0003919012070000092
的大小，便可以控制并网逆变器输出的有功功率与无功功率的大小，最后通过SVPWM得到并网逆变器响应的12路开关驱动信号控制IGBT的通断得到三相并网电流。该控制算法有效地提高了并入电网的电能质量以及整体的可靠性和稳定性。
方法实施例：
本发明的一种光伏逆变器控制方法实施例，其整体控制框图如图2所示，是针对光伏逆变系统中的逆变器进行控制，整个控制流程已在系统实施例中做了详细介绍，这里不再赘述。

Claims (9)

1.一种光伏逆变器控制方法，其特征在于，所述光伏逆变器的交流侧用于连接电网，光伏逆变器的直流侧并联有均压支路，均压支路上设置有串联设置的两个均压电容；所述光伏逆变器控制方法包括如下步骤：
1)采集逆变器网侧三相电压，对网侧三相电压进行变换，得到d轴电压实际值Ud和q轴电压实际值Uq；采集逆变器交流侧输出的三相电流，对逆变器交流侧输出的三相电流进行变换，得到d轴电流实际值id和q轴电流实际值iq；采集两个均压电容的电压并相加，得到总线电压参考值Uref；采集逆变器直流侧电压实际值Udc；
2)将总线电压参考值Uref与直流侧电压实际值Udc作差，得到的差值与d轴电压实际值Ud相除，对相除的结果进行调节处理得到d轴电流参考值idref；将d轴电流参考值idref与d轴电流实际值id作差，对得到的差值进行调节处理，得到d轴电流调节值idPI；将得到的d轴电流调节值idPI与q轴电流实际值iq作差后再与d轴电压实际值Ud相加，得到的结果与总线电压参考值Uref相除，依据相除的结果得到d轴电流控制值i* d；
3)将q轴电流参考值iqref与q轴电流实际值iq作差，对得到的差值进行调节处理，得到q轴电流调节值iqPI；将得到的q轴电流调节值iqPI与d轴电流实际值id作差后再与q轴电压实际值Uq相加，得到的结果与总线电压参考值Uref相除，依据相除的结果得到q轴电流控制值i* q；
4)对得到的d轴电流控制值i* d和q轴电流控制值i* q进行变换以及运算处理，以生成逆变器的控制信号，根据逆变器控制信号对逆变器进行控制。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器控制方法，其特征在于，步骤1)中还包括：获取逆变器交流侧输出电压与电流之间的相位角
Figure FDA0003919012060000011
则步骤3)中，所述q轴电流参考值iqref采用如下方法计算得到：
若相位差为0°，功率因数为1，则q轴电流参考值iqref为d轴电流参考值idref与施加的无功功率扰动步长DisturbParam的乘积；
否则，q轴电流参考值iqref为d轴电流参考值idref与
Figure FDA0003919012060000012
的乘积。
3.根据权利要求2所述的光伏逆变器控制方法，其特征在于，所述无功功率扰动步长DisturbParam与光伏逆变器的工作状态、光伏逆变器交流侧的相位差、光伏逆变器是否处于孤岛状态、孤岛检测次数、以及扰动次数有关；其中，孤岛状态是指光伏处于离网状态，在光伏逆变器交流侧的相位差大于设定相位差阈值时，则使孤岛检测次数增加1。
4.根据权利要求3所述的光伏逆变器控制方法，其特征在于，若光伏逆变器的工作状态为非正常，则DisturbParam＝0.02s。
5.根据权利要求2所述的光伏逆变器控制方法，其特征在于，采用如下方法确定
Figure FDA0003919012060000021
a)根据设置的二维数组，采用如下方法分别确定二维数组横坐标和二维数组纵坐标以从二维数组中取数据，并将取出的数据作为
Figure FDA00039190120600000219
根据实测输出功率所处的功率区间，确定与所处功率区间对应的二维数组横坐标；其中，一个功率区间对应的一个二维数组横坐标，且功率区间的功率上限值越大，二维数组横坐标越大；
判断
Figure FDA0003919012060000023
的大小：若
Figure FDA0003919012060000024
则
Figure FDA0003919012060000025
若
Figure FDA0003919012060000026
则依据
Figure FDA0003919012060000027
的大小确定二维数组纵坐标；
b)比较当前
Figure FDA0003919012060000028
与
Figure FDA00039190120600000218
若
Figure FDA00039190120600000210
则更新
Figure FDA00039190120600000211
且更新后的
Figure FDA00039190120600000212
为更新前的
Figure FDA00039190120600000213
加1；若
Figure FDA00039190120600000214
则更新
Figure FDA00039190120600000215
且更新后的
Figure FDA00039190120600000216
为更新前的
Figure FDA00039190120600000217
减1。
6.根据权利要求1所述的光伏逆变器控制方法，其特征在于，步骤2)中依据相除的结果得到d轴电流控制值i* d手段为：将相除的结果进行限幅处理得到d轴电流控制值i* d；步骤3)中依据相除的结果得到q轴电流控制值i* q的手段为：将相除的结果进行限幅处理得到q轴电流控制值i* q。
7.根据权利要求1所述的光伏逆变器控制方法，其特征在于，步骤2)中在对得到的差值进行调节处理前还需先对得到的差值进行一阶滤波处理；在对相除的结果进行调节处理前还需先对相除的结果进行一阶滤波处理；步骤3)中在对得到差值进行调节处理前还需先对得到的差值进行一阶滤波处理。
8.根据权利要求1～7任一项所述的光伏逆变器控制方法，其特征在于，步骤1)中采集的两个均压电容的电压均为一个周期内采集的电压的平均值。
9.一种光伏逆变系统，包括依次设置光伏和电网之间变压模块、均压模块和逆变器，均压模块包括并联在逆变器直流侧的均压支路，还包括控制装置、电压检测模块和电流检测模块，电压检测模块用于检测两个均压电容的电压和逆变器交流侧输出的三相电压，电流检测模块用于检测网侧三相电流，控制装置采样连接电压检测模块和电流检测模块，控制装置控制连接逆变器，其特征在于，所述控制装置包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如权利要求1～8任一项所述的光伏逆变器控制方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117424246A (zh) * 2023-11-13 2024-01-19 哈尔滨工业大学 一种基于滑模策略的光伏逆变器电压-功率联合控制系统

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