专利名称：单相单级光伏逆变器的电流控制方法及电流控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光伏发电领域，尤其·涉及一种单相单级光伏逆变器的电流控制方法及电流控制系统。
背景技术：
目前，光伏产业是世界上增长速度最快最稳定的领域之一，近几年平均每年的增速都达到了 50%以上。单相单级光伏发电系统因具有成本低、配置灵活等特点，在小容量光伏系统中具有良好的应用前景。图I是单相单级光伏发电系统拓扑结构示意图，为快速稳定地跟踪到光伏电池的·最大功率点，单相单级光伏逆变器通过电压外环控制逆变器直流侧电压，使其直流电压实际值等于最大功率点跟踪算法所确定的参考给定值。然而，单相单级光伏逆变器发出单相功率时，直流侧电容电压上会叠加一个近似二次谐波成分，该直流侧二次谐波成分经过电压外环和电流内环控制器的调节后，会在逆变器输出电流的参考电流幅值叠加一个三次谐波成分。由于电流内环的参考给定信号含有大量的三次谐波成分，如果不采取有效的抑制措施，输出电流的谐波畸变率将不能满足电能质量标准的要求。在现有技术中，通过采用比例-谐振控制的电流控制方法可以跟踪到频率相对固定的参考电流信号。但是，比例-谐振控制器在实际应用中有以下缺点1)比例-谐振控制器在谐振频率处实现增益无穷大，由于受数字控制器(特别是定点数字处理器)精度的影响，所以实现上比较困难；2)当电网频率偏移时，增益大幅降低，控制器将会失效；3)现有控制器结构中，控制器输出的参考电流仍然包含有谐波信号，无法完全消除逆变器输出电流中的谐波成分。基于上述问题，又提出了一种基于准比例谐振控制器的电流控制器，如图2所示，
其传递函数为
权利要求
1.一种单相单级光伏逆变器的电流控制方法，其特征在于，包括 将光伏逆变器输出电流的参考电流信号和交流侧输出电流采样信号输入至电流控制系统的第一加法器中进行相减运算，得到误差信号； 将所述误差信号输入至所述电流控制系统的准谐振控制器中，基于所述准谐振控制器中确定的准谐振控制器的传递函数得到第一输出信号； 将所述交流侧输出电流采样信号直接输入至所述电流控制系统的比例控制器中，基于所述比例控制器中确定的比例系数得到第二输出信号； 将所述第一输出信号和所述第二输出信号输入至所述电流控制系统的第二加法器中进行运算以得到控制信号。
2.根据权利要求I所述的电流控制方法，其特征在于，利用以下公式来确定所述准谐振控制器中的准谐振控制器的传递函数H1
3.根据权利要求2所述的电流控制方法，其特征在于，通过以下步骤来确定所述准谐振控制器的传递函数的阻尼系数和积分系数 基于所述准谐振控制器的谐振带宽来确定阻尼系数； 根据积分系数对所述电流控制系统的影响、所述准谐振控制器对谐波的抑制能力和所述准谐振控制器对所述误差信号的控制速度来确定所述积分系数。
4.根据权利要求I至3任一项所述的电流控制方法，其特征在于，所述比例控制器中的比例系数通过以下步骤来确定 根据确定的所述电流控制系统的相角裕度来得到所述电流控制系统的最大截止频率； 基于所述最大截止频率来确定所述比例控制器的比例系数。
5.根据权利要求4所述的电流控制方法，其特征在于，根据确定的所述电流控制系统的相角裕度，利用以下公式来得到所述电流控制系统的最大截止频率
6.根据权利要求5所述的电流控制方法，其特征在于，利用以下公式来确定所述比例控制器的比例系数kp:
7.根据权利要求I至6任一项所述的电流控制方法，其特征在于， 所述积分系数对所述电流控制系统的影响包括所述电流控制系统的相对稳定性与所述积分系数的关系、所述积分系数与所述电流控制系统的截止频率和相角的关系； 所述准谐振控制器对谐波的抑制能力包括对所述参考电流信号的前向通道的三次谐波的抑制能力。
8.一种单相单级光伏逆变器的电流控制系统，其特征在于，包括 第一加法器，其将光伏逆变器输出电流的参考电流信号和交流侧输出电流采样信号进行相减运算，得到误差信号； 准谐振控制器，其与所述第一加法器连接，将所述误差信号基于所述准谐振控制器中确定的准谐振控制器的传递函数得到第一输出信号； 比例控制器，其将所述交流侧输出电流采样信号基于所述比例控制器中确定的比例系数得到第二输出信号； 第二加法器，其与所述准谐振控制器和所述比例控制器连接，将所述第一输出信号和所述第二输出信号进行运算以得到控制信号。
9.根据权利要求8所述的电流控制系统，其特征在于，所述准谐振控制器中的准谐振控制器的传递函数H1:
10.根据权利要求8或权利要求9所述的电流控制系统，其特征在于，所述比例控制器中的比例系数通过以下步骤来确定 根据确定的所述电流控制系统的相角裕度来得到所述电流控制系统的最大截止频率； 基于所述最大截止频率来确定所述比例控制器的比例系数。
11.根据权利要求10所述的电流控制系统，其特征在于，根据确定的所述电流控制系统的相角裕度，利用以下公式来得到所述电流控制系统的最大截止频率
全文摘要
本发明公开了一种单相单级光伏逆变器的电流控制方法，该方法包括将光伏逆变器输出电流的参考电流信号和交流侧输出电流采样信号输入至电流控制系统的第一加法器中进行相减运算，得到误差信号；将误差信号输入至电流控制系统的准谐振控制器中，基于准谐振控制器的传递函数得到第一输出信号；将交流侧输出电流采样信号直接输入至电流控制系统的比例控制器中，基于比例控制器中确定的比例系数得到第二输出信号；将第一输出信号和第二输出信号输入至电流控制系统的第二加法器中进行运算以得到控制信号。本发明方法仅对参考电流的基波信号进行放大和跟踪，对参考电流的三次谐波信号进行了大幅度的衰减，因此在抗谐波扰动方面具有更好的性能。
文档编号H02M7/48GK102857133SQ201210344009
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者曾博, 于晶荣, 陈岗, 李刚, 粟梅, 徐勇 申请人:广西电网公司电力科学研究院, 中南大学