专利名称：一种光伏并网逆变器母线电压二次纹波的抑制方法
技术领域：
本发明涉及一种光伏并网逆变器母线电压二次纹波的抑制方法。
背景技术：
户用型光伏并网逆变器功率等级通常在3_5kW，为最求效率的最大化、成本的最低化，常采用单相双级式无隔离变压器拓扑结构。此种逆变器中间直流母线电压因为自身原因始终存在二次纹波。此二次纹波引入到控制系统中，对并网电流的会产生3次谐波影响，增大了输出电流的畸变率，影响了并网电流质量。传统技术通常采用增大中间直流母线电容来抑制直流母线电压的二次纹波。此方法会增加机器成本，且当电容增加到一定量时效果不再明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏并网逆变器母线电压二次纹波的抑制方法，通过Boost电路来控制，给Boost电压控制器引入电网电流前馈控制，完成二次纹波的抑制。本发明采用如下技术方案实现:一种光伏并网逆变器母线电压二次纹波的抑制方法，其特征在于，该抑制方法包括如下步骤:I)采样光伏电池板的输出电压Upv和输出电流Ipv，将得到的两个参数送入MPPT控制器后于电网锁相后得到电网电压ugrid的角度sin 0，相乘得到并网电流指令值幅值iref ；2)并网电流指令值iref、电网电流反馈值igrid和电网电压ugrid —起送入电流控制器得到完成逆变器并网电流输出算法；3)电流控制器输出的指令值送入PWM模块，通过控制逆变器开关管的开通或关断来实现将并网电流送入到电网目的；4)将得到的并网电流指令值iref送入Boost电压控制器，Boost电压控制器将采集到的母线电压Udc与给定值udc_ref相比较，将得到的误差信号经过PI控制器得到误差输出信号，误差输出信号与电网电流前馈相加得到Boost电压控制器的输出信号；5)将Boost电压控制器输出作为调制信号，根据调制信号与三角载波相比较获得用于驱动Boost电路的驱动信号，调制信号用于改变Boost电路开关管T5占空比的大小，如当母线电压udc低于给定值udc_ref，则误差信号为正，则调制信号增加使得电路开关管T5占空比增加使得udc升高，通过这样的一个反馈使得母线电压udc去跟踪给定值udc_ref,当输出并网电流瞬时值变大，则母线电压udc会降低，则通过电网电流前馈使得调制信号增加。本发明具备的有益技术效果是:不需过度增加母线电容来抑制母线电压二次纹波，利用并网电流给定值数字整流后与系数k相乘得电流前馈，系数k即为比例系数，为一可调的固定值，通过调节k值的大小来调整电网电流前馈的作用量。然后与Boost电压环输出相加的调制波来得到开关管驱动波形，能有效抑制由于并网交流电流输出导致的母线二次纹波电压，实现简单，控制方便，成本低，效果明显。
图1是现有技术的无变压器隔离型单相双级式光伏并网逆变器主电路。图2是Boost控制电路框图。图3是逆变器控制电路框图。图4是并网电压和电流波形实验效果图。图5是无本发明的母线电压二次纹波图，图6是有本发明的母线电压二次纹波图。
具体实施例方式通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。如图1所示现有技术中无变压器隔离型单相双级式光伏并网逆变器主电路，本发明对其主要进行控制方法的改进，实现对母线电压二次纹波的抑制。图中T1-T4为IGBT，电路开关管T5为MOSFET管。如图2和图3并结合图1所示，本发明的光伏并网逆变器母线电压二次纹波的抑制方法包括如下步骤:`
一种光伏并网逆变器母线电压二次纹波的抑制方法，其特征在于，该抑制方法包括如下步骤:I)采样光伏电池板PV的输出电压Upv和输出电流Ipv，将得到的两个参数送入MPPT控制器后于电网锁相后得到电网电压ugrid的角度sin 0，相乘得到并网电流指令值幅值iref ；2)并网电流指令值幅值iref、电网电流反馈值igrid和电网电压ugrid —起送入电流控制器得到完成逆变器并网电流输出算法；3)电流控制器输出的指令值送入PWM模块，通过控制逆变器开关管的开通或关断来实现将并网电流送入到电网目的；4)将得到的并网电流指令值iref送入Boost电压控制器，Boost电压控制器来实现母线稳压和二次纹波电压抑制。Boost电压控制器将采集到的母线电压udc与给定值udC_ref相比较，将得到的误差信号经过PI控制器得到误差输出信号，误差输出信号与电网电流前馈相加得到Boost电压控制器的输出信号。仅此环即可完成母线电压稳定要求，但是并不能对母线电压二次纹波进行抑制。通过分析逆变器二次纹波电压波动原因，可知二次纹波电压与并网电流输出大小有关。当并网电流较大时，必然会导致二次纹波电压也存在较大波动。给Boost电压环节引入并网电流前馈控制来补偿并网电流对母线电压的影响。5)将Boost电压控制器输出作为调制信号，根据调制信号与三角载波相比较获得用于驱动Boost电路的驱动信号，从而达到完成母线电压的稳定及二次纹波电压抑制目的。调制信号用于改变Boost电路开关管T5占空比的大小，如当母线电压udc低于给定值udc_ref,则误差信号为正，则调制信号增加使得电路开关管T5占空比增加使得udc升高，通过这样的一个反馈使得母线电压去跟踪给定值udC_ref。同理当输出并网电流瞬时值变大，则母线电压udc会降低，则通过电网电流前馈使得调制信号增加，从而使得开关管占空比增加使得udc升高实现抑制母线电压二次纹波抑制目的。如图4至图6所示，与无此发明的母线电压二次纹波相比，采用本发明的抑制方法后，二次纹波明显降低。当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所 附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种光伏并网逆变器母线电压二次纹波的抑制方法，其特征在于，该抑制方法包括如下步骤: 1)采样光伏电池板的输出电压Upv和输出电流Ipv，将得到的两个参数送入MPPT控制器后于电网锁相后得到电网电压ugrid的角度sin0，相乘得到并网电流指令值幅值iref ； 2)并网电流指令值iref、电网电流反馈值igrid和电网电压ugrid—起送入电流控制器得到完成逆变器并网电流输出算法； 3)电流控制器输出的指令值送入PWM模块，通过控制逆变器开关管的开通或关断来实现将并网电流送入到电网目的； 4)将得到的并网电流指令值iref送入Boost电压控制器，Boost电压控制器将采集到的母线电压Udc与给定值udc_ref相比较，将得到的误差信号经过PI控制器得到误差输出信号，误差输出信号与电网电流前馈相加得到Boost电压控制器的输出信号； 5)将Boost电压控制器输出作为调制信号，根据调制信号与三角载波相比较获得用于驱动Boost电路的驱动信号，调制信号用于改变Boost电路开关管T5占空比的大小，如当母线电压udc低于给定值udc_ref，则误差信号为正，则调制信号增加使得电路开关管T5占空比增加使得udc升高，通过这样的一个反馈使得母线电压udc去跟踪给定值udc_ref，当输出并网电流瞬时值变大，则母线电压udc会降低，则通过电网电流前馈使得调制信号增加 。
全文摘要
本发明公开了一种光伏并网逆变器母线电压二次纹波的抑制方法，该抑制方法包括如下步骤1)采样光伏电池板的输出电压Upv和输出电流Ipv，得到并网电流指令值幅值iref；2)并网电流指令值幅值iref、电网电流反馈值igrid和电网电压ugrid一起送入电流控制器得到完成逆变器并网电流输出算法；3)电流控制器输出的指令值送入PWM模块，通过控制逆变器开关管的开通或关断来实现将并网电流送入到电网目的；4)将得到的电网电流送入Boost电压控制器，将得到的误差信号经过PI控制器得到输出信号。本发明的抑制方法不需过度增加母线电容能有效抑制由于并网交流电流输出导致的母线二次纹波电压，实现简单，控制方便，成本低，效果明显。
文档编号H02J3/01GK103227469SQ20121049616
公开日2013年7月31日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者彭良平, 杜毅, 石峰, 张川, 张黎, 曾捷 申请人:东方日立(成都)电控设备有限公司