一种光伏系统并网电流的谐波抑制方法、装置及光伏系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种光伏系统并网电流的谐波抑制方法、装置及光伏系统，其中方法包括：获取光伏阵列的电压与电流以及电网电压的角频率和初始相位，并参照预设算法，生成补偿电压信号，将直流母线给定电压信号与实际直流母线电压信号的差值减去补偿电压信号得到补偿后电压信号，并将其输入比例积分PI控制器以获取给定并网电流幅值，再确定并网电流给定值，并将其与实际并网电流值的偏差信号送入比例谐振PR控制器，并将所述PR控制器输出的信号经过脉冲宽度调制产生SPWM脉冲信号，以控制光伏系统中的逆变器。本申请通过添加补偿电压，将直流母线给定电压与实际电压的差值中的交流分量去除，实现了并网电流谐波抑制。
【专利说明】一种光伏系统并网电流的谐波抑制方法、装置及光伏系统
【技术领域】
[0001]本申请涉及光伏系统【技术领域】，更具体地说，涉及一种光伏系统并网电流谐波抑制方法、装置及光伏系统。
【背景技术】
[0002]随着常规能源的枯竭，太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，受到国内外的广泛关注。在多种拓扑结构中，两级式光伏逆变器能够满足不同的输入电压且控制也较为简单，在实际应用中最为广泛。
[0003]传统的两级式系统中直流母线处并联大容量电容，为前级与后级提供功率解耦。在正常情况下，前级DC/DC变换器工作于最大功率点跟踪模式，从光伏电池板获取最大功率输入，而后级DC/AC逆变器输出电压和电流均为工频，因此输出瞬时功率含有两倍频的交流变量。光伏阵列最大输入功率与瞬时并网功率之间的功率差值通过母线电容充放电实现动态平衡，母线电压不可避免存在两倍频交流分量扰动。当后级DC/AC逆变环节采用传统母线电压外环、并网电流内环的双闭环控制策略时，实际母线电压与电压给定的偏差值经PI调节器输出作为并网电流的幅值，使得给定并网电流的幅值同样含有两倍频交流分量，这就会导致并网电流存在一定比例的三次谐波，造成谐波污染。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本申请提供了一种光伏系统并网电流谐波抑制方法、装置及光伏系统，用于在不改变现有系统拓扑结构的情况下，减少并网电流的谐波。
[0005]为了实现上述目的，现提出的方案如下:
[0006]—种光伏系统并网电流的谐波抑制方法,包括:
[0007]获取光伏阵列输出的电压与电流以及电网电压的角频率和初始相位，并参照预设算法，生成补偿电压信号；
[0008]将直流母线给定电压信号与实际直流母线电压信号的差值减去所述补偿电压信号得到补偿后电压信号；
[0009]将所述补偿后电压信号输入比例积分PI控制器以获取给定并网电流幅值；
[0010]利用所述电网电压的角频率和初始相位以及所述给定并网电流幅值，确定并网电流给定值；
[0011]将所述并网电流给定值与实时获取的实际并网电流值的偏差信号送入比例谐振PR控制器，并将所述PR控制器输出的信号经过脉冲宽度调制产生SPWM脉冲信号，所述SPWM脉冲信号用于控制光伏系统中的逆变器。
[0012]优选地，所述预设算法为:
P
[0013]'sin[2(@f + ^)]
ICOU dcL(L
[0014]其中，Vripple为补偿电压，Ppv = VpvXIpv, Vpv为光伏阵列输出的电压，Ipv为光伏阵列输出的电流，Ppv为光伏阵列的输入功率，ω和Θ分别为电网电压的角频率和初始相位，Udc为直流母线电压的直流分量，Cdc为直流母线上的电容。
[0015]一种光伏系统并网电流的谐波抑制装置，用于控制光伏系统中的逆变器，包括:
[0016]电压补偿装置，用于接收光伏阵列输出的电压与电流以及电网电压的角频率和初始相位，并参照预设算法，生成补偿电压信号；
[0017]第一加法器，用于计算直流母线给定电压信号与实际直流母线电压信号的差值；
[0018]第二加法器，用于将所述第一加法器输出的差值信号减去所述补偿电压信号，并输出补偿后电压信号；
[0019]PI控制器，用于处理所述补偿后电压信号，并输出给定并网电流幅值；
[0020]第一乘法器，用于利用所述电网电压的角频率和初始相位以及所述给定并网电流幅值，计算出并网电流给定值；
[0021]第三加法器，用于计算所述并网电流给定值与实时获取的实际并网电流值的偏差信号;
[0022]PR控制器，用于处理所述第三加法器输出的所述偏差信号；
[0023]脉宽调整模块，用于对所述PR控制器输出的信号进行脉宽调制，生成脉冲宽度调制SPWM信号，以控制光伏系统中的逆变器。
[0024]优选地，所述预设算法为:
【权利要求】
1.一种光伏系统并网电流的谐波抑制方法，其特征在于，包括: 获取光伏阵列输出的电压与电流以及电网电压的角频率和初始相位，并参照预设算法，生成补偿电压信号； 将直流母线给定电压信号与实际直流母线电压信号的差值减去所述补偿电压信号得到补偿后电压信号； 将所述补偿后电压信号输入比例积分PI控制器以获取给定并网电流幅值； 利用所述电网电压的角频率和初始相位以及所述给定并网电流幅值，确定并网电流给定值； 将所述并网电流给定值与实时获取的实际并网电流值的偏差信号送入比例谐振PR控制器，并将所述PR控制器输出的信号经过脉冲宽度调制产生SPWM脉冲信号，所述SPWM脉冲信号用于控制光伏系统中的逆变器。
2.根据权利要求1所述的谐波抑制方法，其特征在于，所述预设算法为:
其中，Vripple为补偿电压，Ppv = VpvXIpv, Vpv为光伏阵列输出的电压，Ipv为光伏阵列输出的电流，Ppv为光伏阵列的输入功率，ω和Θ分别为电网电压的角频率和初始相位，Ud。为直流母线电压的直流分量，Cdc为直流母线上的电容。
3.一种光伏系统并网电流的谐波抑制装置，用于控制光伏系统中的逆变器，其特征在于，包括: 电压补偿装置，用于接收光伏阵列输出的电压与电流以及电网电压的角频率和初始相位，并参照预设算法，生成补偿电压信号； 第一加法器，用于计算直流母线给定电压信号与实际直流母线电压信号的差值； 第二加法器，用于将所述第一加法器输出的差值信号减去所述补偿电压信号，并输出补偿后电压信号； PI控制器，用于处理所述补偿后电压信号，并输出给定并网电流幅值； 第一乘法器，用于利用所述电网电压的角频率和初始相位以及所述给定并网电流幅值，计算出并网电流给定值； 第三加法器，用于计算所述并网电流给定值与实时获取的实际并网电流值的偏差信号; PR控制器，用于处理所述第三加法器输出的所述偏差信号； 脉宽调整模块，用于对所述PR控制器输出的信号进行脉宽调制，生成脉冲宽度调制SPWM信号，以控制光伏系统中的逆变器。
4.根据权利要求3所述的谐波抑制装置，其特征在于，所述预设算法为:
其中，Vripple为补偿电压，Ppv = VpvXIpv, Vpv为光伏阵列输出的电压，Ipv为光伏阵列输出的电流，Ppv为光伏阵列的输入功率，ω和Θ分别为电网电压的角频率和初始相位，Ud。为直流母线电压的直流分量，Cdc为直流母线上的电容。
5.一种光伏系统，其特征在于，包括权利要求3或4所述的谐波抑制装置，还包括: 光伏阵列，用于将太阳能转换为电能，并输出电压和电流； 设置在直流母线上的电容，以及与所述直流母线相连的DC-DC变换器和逆变器；太阳能控制器，用于接收光伏阵列输出的电压和电流，产生脉冲宽度调制PWM信号来驱动所述DC-DC变换器中的全控器件； 滤波器，用于对所述逆变器输出的电流进行滤波处理； 锁相环，与所述电网连接，用于检测电网的电压角频率和初始相位； 所述谐波抑制装置通过与所述直流母线相连来获取直流母线的电压信号，所述谐波抑制装置通过与所述锁相环相连来获取电网电压角频率和初始相位，所述谐波抑制装置的信号输出端与所述逆变器相连。
6.根据权利要求5所述的光伏系统，其特征在于，所述DC-DC变换器为升压型Boost变换器。
7.根据权利要求5所述的光伏系统，其特征在于，所述太阳能控制器为最大功率点跟踪MPPT控制器。
8.根据权利要求5所述的光伏系统，其特征在于，所述逆变器为H桥逆变器。
9.根据权利要求5所述的光伏系统，其特征在于，所述滤波器为LCL滤波器。
10.根据权利要求5所述的光伏系统，其特征在于，所述锁相环为模拟锁相环。
【文档编号】H02J3/01GK104078976SQ201410340144
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】杨勇, 朱彬彬, 陶雪慧, 谢门喜 申请人:苏州大学