采用电感电压反馈的三相并网逆变器直流分量控制方法与流程

本发明涉及三相并网逆变器的直流分量控制方法，尤其是采用电感电压反馈的三相并网逆变器直流分量控制方法。

背景技术：

随着新能源并网发电技术的发展，用户对并网电源的供电可靠性要求也不断提高。具有并网发电运行功能三相逆变器，其电路如图1所示，通常包括基于高频开关的pwm(脉冲宽度调制)控制逆变器1、用于逆变并网连接运行的滤波电感及其寄生电阻2和用于控制逆变器系统的控制环节3。三相并网逆变器的控制电路3包括锁相环301、三相电流采样电路模块302、abc三相静止坐标系到dq两相旋转坐标系变换模块303、d轴第一相加器304、q轴第一相加器305、电流环d轴控制器306、电流环q轴控制器307、dq两相旋转坐标系到αβ两相静止坐标系变换模块308、pwm调制模块309。

但是常规三相并网逆变器由于功率器件和驱动电路的不一致性，会产生直流电流分量注入电网。同时电网电压中的直流分量也会使得传统并网逆变器接入电网时产生直流电流分量注入电网。虽然常规并网逆变器的控制电路中含有并网电流的检测控制环节，但是由于电流检测环节的误差，并网逆变器系统对相对额定电流较小的直流电流分量抑制能力较差。并网逆变器注入电网中的直流电流分量会对电网设备产生不良影响，比如会使得变压器饱和，感性设备的励磁工作点偏移等问题。虽然可以通过在逆变器和电网之间加入隔离变压器，但是会使得电路体积增加，功耗大，同时增加系统的成本。

现有的直流分量抑制技术中有1.采用电路中加入隔直电容的方法，但是隔直电容的加入会增加逆变器系统的体积和损耗。2.采用电流检测和反馈控制的方法，但是这种电流检测方法对电流传感器精度要求较高。传统使用的电流传感器及检测电路的误差会影响电流直流分量的控制精度。3.采用电压检测和反馈控制的方法，这类方法能通过差分放大器滤波并且通过放大器放大要检测的微弱信号，可以提取出要控制的直流电流分量。但是对电网电压中直流分量的抑制能力较弱。因此传统的方法对电网电压中有直流分量和并网逆变器功率器件、驱动电路的不一致性产生的直流分量不能同时实现有效抑制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种采用电感电压反馈的三相并网逆变器的直流分量控制方法，以控制在电网电压中有直流分量以及并网逆变器功率器件、驱动电路的不一致性等因数同时存在时产生的并网电流直流分量。

本发明的采用电感电压反馈的三相并网逆变器直流分量控制方法，如图2，包括基于高频开关的pwm(脉冲宽度调制)控制逆变器、用于逆变并网连接运行的电感及其寄生电阻、用于控制逆变器系统基本功能的控制环节和用于控制直流分量的控制环节。

三相并网逆变器的基本功能控制电路包括锁相环、三相电流采样电路模块、abc三相静止坐标系到dq两相旋转坐标系变换模块、d轴第一相加器、q轴第一相加器、电流环d轴控制器、电流环q轴控制器、dq两相旋转坐标系到αβ两相静止坐标系变换模块、pwm调制模块、d轴第二相加器、q轴第二相加器。电流环d轴控制器输出端连接d轴第二相加器的第一输入端，电流环q轴控制器输出端连接q轴第二相加器的第一输入端，d轴第二相加器的输出端及q轴第二相加器的输出端均连接dq两相旋转坐标系到αβ两相静止坐标系变换模块。

三相并网逆变器的直流电流分量控制电路包括第一相直流分量检测模块、第二相直流分量检测模块、第一相直流分量相加器、第二相直流分量相加器、第一相直流分量控制器、第二相直流分量控制器、相直流分量旋转变换模块、第三相直流分量相加器。其特征在于，第一相直流分量检测模块和第二相直流分量检测模块为电感电压直流分量控制模块电路的第一级电路，第一相直流分量检测模块的输入端连接第一相滤波电感两端a和a，第二相直流分量检测模块的输入端连接第二相滤波电感两端b和b。第一相直流分量检测模块的输出端信号uad连接第一相直流分量相加器的第一个输入端，第一相直流分量相加器的第二个输入端为电感电压直流分量基准值(设定为零伏)，第一相直流分量相加器的输出端信号连接第一相直流分量控制器的输入端。第二相直流分量检测模块的输出端信号ubd连接第二相直流分量相加器的第一个输入端，第二相直流分量相加器的第二个输入端为电感电压直流分量基准值(设定为零伏)，第二相直流分量相加器的输出端信号连接第二相直流分量控制器的输入端。第一相直流分量控制器和第二相直流分量控制器的输出端连接相直流分量旋转变换模块，第一相直流分量控制器和第二相直流分量控制器的输出端同时连接第三相直流分量相加器，第三相直流分量相加器的输出端连接相直流分量旋转变换模块，相直流分量旋转变换模块d轴输出端udd连接到d轴第二相加器的第二输入端，相直流分量旋转变换模块的q轴输出端udq连接到q轴第二相加器的第二输入端。通过闭环反馈控制滤波电感两端电压的直流分量为零，进而实现控制三相并网逆变器并网电流中的直流分量为零的目的。

本发明结构简单，实现方便，仅通过对三相并网逆变器输出滤波电感两端电压信号的任意两相进行差分采样，滤除高频和基波分量，放大微弱的直流分量后获得实际输出滤波电感电压中的直流分量。通过控制两路输出滤波电感电压中的直流分量为零，进而达到控制三相并网逆变器并网电流中直流分量为零的目的。

附图说明

图1是已有技术的三相逆变器并网发电原理图。

图2是本发明构成的采用电感电压反馈的三相并网逆变器直流分量控制方法的三相逆变器并网发电原理图。

具体实施方式

图2所示是采用本发明方法的三相并网逆变器电路，包括基于高频开关的pwm(脉冲宽度调制)控制逆变器1、用于逆变并网连接运行的滤波电感及其寄生电阻2、用于控制逆变器系统基本功能的控制环节3和用于控制直流分量的控制环节5。

其中三相并网逆变器的基本功能控制电路3包括锁相环301、三相电流采样电路模块302、abc三相静止坐标系到dq两相旋转坐标系变换模块303、d轴第一相加器304、q轴第一相加器305、电流环d轴控制器306、电流环q轴控制器307、dq两相旋转坐标系到αβ两相静止坐标系变换模块308、pwm调制模块309、d轴第二相加器310、q轴第二相加器311，电流环d轴控制器306输出端连接d轴第二相加器310的第一输入端，电流环q轴控制器307输出端连接q轴第二相加器311的第一输入端，d轴第二相加器310的输出端及q轴第二相加器311的输出端均连接dq两相旋转坐标系到αβ两相静止坐标系变换模块308。

三相并网逆变器的电感电压直流分量控制电路5包括第一相直流分量检测模块501、第二相直流分量检测模块502、第一相直流分量相加器503、第二相直流分量相加器504、第一相直流分量控制器505、第二相直流分量控制器506、相直流分量旋转变换模块507、第三相直流分量相加器508。其特征在于，第一相直流分量检测模块501和第二相直流分量检测模块502为电感电压直流分量控制模块电路5的第一级电路，第一相直流分量检测模块501的输入端连接第一相滤波电感两端a和a，第二相直流分量检测模块502的输入端连接第二相滤波电感两端b和b。第一相直流分量检测模块501的输出端信号uad连接第一相直流分量相加器503的第一个输入端，第一相直流分量相加器503的第二个输入端为电感电压直流分量基准值(设定为零伏)，第一相直流分量相加器的输出端信号连接第一相直流分量控制器505的输入端。第二相直流分量检测模块502的输出端信号ubd连接第二相直流分量相加器504的第一个输入端，第二相直流分量相加器504的第二个输入端为电感电压直流分量基准值(设定为零伏)，第二相直流分量相加器504的输出端信号连接第二相直流分量控制器506的输入端。第一相直流分量控制器505和第二相直流分量控制器506的输出端连接相直流分量旋转变换模块507，第一相直流分量控制器505和第二相直流分量控制器506的输出端同时连接第三相直流分量相加器508，第三相直流分量相加器508的输出端连接直流分量旋转变换模块507，直流分量旋转变换模块507的d轴输出端udd连接到d轴第二相加器310的第二输入端，直流分量旋转变换模块507的q轴输出端udq连接到q轴第二相加器311的第二输入端。通过闭环反馈控制实际滤波电感两端电压的直流分量为零，进而实现控制三相并网逆变器并网电流中的直流分量为零的目的。

本发明的设计思想：在传统的三相并网逆变器控制系统中加入一个电感电压直流分量控制电路，通过对三相并网逆变器实际输出滤波电感电压中的直流分量的采样，滤除高频分量和基波分量，放大获得三相并网逆变器输出滤波电感电压中的直流分量。根据实际电感中包含电感和寄生电阻，而理想电感电压平均值为零的原理，实际检测出的电感电压的直流分量与流过电感中寄生电阻电流的直流分量成正比，即检测出的实际电感电压的直流分量能体现注入电网中的相直流分量的大小。通过把检测获得的任意两相实际电感两端电压的直流分量作为直流分量的反馈值，和电感电压直流分量基准值相比较后得到其中两相电感电压直流分量的偏差值，将两相电感电压直流分量的偏差值分别经过各自的相直流分量控制器调节后得到两相的直流分量的调整值。对所述两相直流分量调整值与这两相直流分量调整值之和的负数作为三相静止到两相旋转坐标变换模块的三路输入信号。这三路信号通过三相静止到两相旋转坐标系的变换获得所述电感电压直流分量在旋转坐标系dq轴中的控制量。根据所述电感电压直流分量在旋转坐标系上dq轴的两个控制量，加载到并网逆变器控制电路模块的电流环dq控制器输出端进行闭环负反馈控制来消除电感电压中的直流分量，进而达到控制注入电网中的并网电流直流分量的目的。本发明结构简单，实现方便，不但能够控制原系统中由于功率器件、驱动电路的不一致性等因数产生的并网电流直流分量，而且能够同时控制电网电压中的直流分量产生的电流直流分量。