光伏并网逆变器控制方法、装置及逆变器系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电力电子技术和非线性控制应用领域，公开了一种光伏并网逆变器控制方法、装置及逆变器系统，通过获取逆变器交流侧的三相线电压ueab、uebc、ueca和三相电流ia、ib、ic，获取逆变器直流侧最大功率点电压Udcm和最大功率点电流idcm，根据基于EL方程模型建立的逆变控制器，在电网不平衡情况下，对所述逆变器进行控制。减小在电网不平衡时光伏并网逆变器并入电网的交流电流谐波，并实现了电流的动态解耦，提高了逆变器的稳态和动态性能。
【专利说明】光伏并网逆变器控制方法、装置及逆变器系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子技术和非线性控制应用领域，尤其涉及一种光伏并网逆变器 控制方法、装置及逆变器系统。
【背景技术】
[0002] 随着太阳能应用技术的发展，光伏发电系统的主流发展趋势无疑将是并网光伏发 电。而作为光伏并网发电系统关键装置之一的并网逆变器，其运行性能则直接影响光伏并 网发电系统的安全、可靠和高效率运行。一般来说，对于户用型中、小功率光伏并网发电系 统，其并网逆变器主电路常采用单相拓扑结构，W适配单相电网；而对于集中型大功率光伏 并网发电系统，其并网逆变器主电路常采用H相拓扑结构，W适配H相电网。对于H相运行 环境，其H相电网的不平衡是难免的，而常规的H相并网逆变器控制系统设计，一般均忽略 H相电网的不平衡，即令H相电网是不平衡的。然而，依据H相平衡电网条件所设计的H相 并网逆变器，一旦H相电网不平衡，则由于产生非特征谐波，从而使并网逆变器网侧电流产 生崎变，该将导致并网逆变器运行性能下降、损耗增大，严重时可使并网逆变器发生故障， 甚至烧毁其中的功率模块。因此，研究H相电网不平衡条件下的并网逆变器控制策略，对于 H相运行环境下的集中型大功率光伏并网发电系统的安全、可靠和高效率运行，无疑有着 重要的现实意义。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种光伏并网逆变器控制方法、装置及逆变器系统，解决现有无线充 电电磁频率固定，使得单一充电设备仅仅可W对同一类型的设备进行充电的技术问题。
[0004] 本发明的目的是通过W下技术方案实现的：
[0005] -种光伏并网逆变器控制方法，包括：
[0006] 获取逆变器交流侧的H相线电压u。。b、u。be、u。。。和H相电流i。、ib、ic;
[0007] 获取逆变器直流侧最大功率点电压Ud。。和最大功率点电流id。。；
[0008] 根据基于化方程模型建立的逆变控制器，在电网不平衡情况下，对所述逆变器进 行控制，其中，所述逆变器的模型为H相静止坐标系下的数学模型，所述逆变控制器为基于 化方程模型的无源控制器，所述逆变控制器的输入为Uebe、屯。。、i。、ib、ie、Udem和idem，所 述逆变控制器的输出为H相静止坐标系下的开关函数S。、Sb、S。。
[0009] 一种光伏并网逆变器控制装置，包括：
[0010] 第一获取模块，用于获取逆变器交流侧的立相线电压11。。6、^。、11。。。和；相电流1。、 ib> ic ；
[0011] 第二获取模块，用于获取逆变器直流侧最大功率点电压Ud。。和最大功率点电流 Idem ;
[0012] 控制模块，用于根据基于化方程模型建立的逆变控制器，在电网不平衡情况下， 对所述逆变器进行控制，其中，所述逆变器的模型为H相静止坐标系下的数学模型，所述逆 变控制器为基于化方程模型的无源控制器，所述逆变控制器的输入为Ucab、Ucbe、U。。。、i。、ib、 ie、Udem和idem，所述逆变控制器的输出为H相静止坐标系下的开关函数S。、Sb、Sc。
[0013] 一种光伏并网逆变器系统，包括光伏阵列、逆变器和逆变控制器，其中，所述逆变 控制器，用于获取逆变器交流侧的H相线电压U,ab、Ueb。、屯。。和H相电流i。、ib、i。；获取逆变 器直流侧最大功率点电压Ud。。和最大功率点电流id。。；根据基于化方程模型建立的逆变控 制器，在电网不平衡情况下，对所述逆变器进行控制，其中，所述逆变器的模型为H相静止 坐标系下的数学模型，所述逆变控制器为基于EL方程模型的无源控制器，所述逆变控制器 的输入为Uc,b、Uebe、Uee,、i,、ib、ie、Udem和idem，所述逆变控制器的输出为S相静止坐标系下的 开关函数Sa、Sb、S。。
[0014] 通过本发明提供的一种光伏并网逆变器控制方法、装置及逆变器系统，通过获取 逆变器交流侧的H相线电压和H相电流i。、ib、i。，获取逆变器直流侧最大功率 点电压Ud。。和最大功率点电流id。。，根据基于化方程模型建立的逆变控制器，在电网不平衡 情况下，对所述逆变器进行控制。减小在电网不平衡时光伏并网逆变器并入电网的交流电 流谐波，并实现了电流的动态解禪，提高了逆变器的稳态和动态性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可根据该些附图获 得其他的附图。
[0016] 图1为本发明实施例提供的一种光伏并网逆变器控制方法的应用场景图；
[0017] 图2为本发明实施例提供的L型滤波器H相光伏并网逆变器的结构示意图；
[0018] 图3为本发明实施例提供的一种光伏并网逆变器控制方法的流程图；
[0019] 图4为本发明实施例提供的逆变控制器的建立流程图；
[0020] 图5为本发明实施例提供的电网电压不平衡补偿原理示意图；
[0021] 图6为本发明实施例提供的一种光伏并网逆变器控制装置的结构示意图；
[0022] 图7为本发明实施例提供的一种光伏并网逆变器结构示意图；
[0023] 图8为本发明实施例提供的一种光伏并网逆变器系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。
[00巧]本发明实施例中提供了一种光伏并网逆变器控制方法的应用场景图，如图1所 示，光伏阵列110通过逆变器120转换为交流电并入电网130,逆变器120通过逆变控制器 130进行控制，实际应用中，逆变器120与逆变控制器130可W合为一体化设备，也可W是单 独设备。对于逆变器120的结构W L型滤波器H相光伏并网逆变器举例说明，如图2所示， 为L型滤波器H相光伏并网逆变器的结构示意图，该H相光伏并网逆变器在H相油C坐标 系下的数学模型，可公式（1)表示。
[0026]
【权利要求】
1. 一种光伏并网逆变器控制方法，其特征在于，包括： 获取逆变器交流侧的三相线电压Ueab、ueb。、Ueea和三相电流i a、ib、ic ; 获取逆变器直流侧最大功率点电压Utkm和最大功率点电流idc;m ; 根据基于EL方程模型建立的逆变控制器，在电网不平衡情况下，对所述逆变器进行控 制，其中，所述逆变器的模型为三相静止坐标系下的数学模型，所述逆变控制器为基于EL 方程模型的无源控制器，所述逆变控制器的输入为U、U&。、u^、ia、ib、i。、U tkm和idc;m，所述 逆变控制器的输出为三相静止坐标系下的开关函数Sa、Sb、S。。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据基于EL方程模型建立的逆变控制器， 包括： 对所述逆变器交流侧的三相线电流ia、ib、i。进行Park变换，以获得两相同步旋转坐标 系下的交流侧电流id、iq ; 对所述逆变器在三相静止坐标系下的线开关函数SpS1x^Sm进行Park变换，以获得两 相同步旋转坐标系下的线开关函数Sld、Slq ; 对所述逆变器交流侧的三相线电压ueab、uA。、u_进行变换，以获得两相同步旋转坐标 系下的交流侧电压U1 ed、U]_eq ; 将id、iq、ul6d、Ul6q、Sld、S lq代入所述逆变器在三相静止坐标系下的数学模型，以获得所 述逆变器在两相同步旋转坐标系下的数学模型； 根据EL方程模型和所述逆变器在两相同步旋转坐标系下的数学模型建立所述逆变控 制器。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据EL方程模型和所述逆变器在两 相同步旋转坐标系下的数学模型建立所述逆变控制器，包括： 将所述逆变器在两相同步旋转坐标系下的数学模型变换为EL方程模型； 向EL方程模型中注入阻尼，以获取所述逆变控制器的控制律； 根据所述逆变控制器的控制律，建立逆变控制器，所述逆变控制器的输出
4. 一种光伏并网逆变器控制装置，其特征在于，包括： 第一获取模块，用于获取逆变器交流侧的三相线电压ueab、ueb。、Ueea和三相电流i a、ib、 ic ； 第二获取模块，用于获取逆变器直流侧最大功率点电压Udcm和最大功率点电流idc;m ; 控制模块，用于根据基于EL方程模型建立的逆变控制器，在电网不平衡情况下，对所 述逆变器进行控制，其中，所述逆变器的模型为三相静止坐标系下的数学模型，所述逆变控 制器为基于EL方程模型的无源控制器，所述逆变控制器的输入为u6ab、u6b。、u_、i a、ib、i。、 Uta和idc;m，所述逆变控制器的输出为三相静止坐标系下的开关函数Sa、S b、S。。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制模块，包括： 第一变换单元，用于将所述第一获取模块获取的逆变器交流侧的三相线电流ia、ib、i。 变换为两相同步旋转坐标系下的交流侧电流id、; 第二变换单元，用于将所述第一获取模块获取的逆变器交流侧的三相线电压uMb、uA。、 u_变换为两相同步旋转坐标系下的交流侧电压uled、U1^1 ; 阻尼输入单元，用于输入阻尼Ral、Ra2 ; 电流计算单元，用于根据最大功率点电压Udan和最大功率点电流id"，计算id、的期望 值 i_dr、iqr ; 处理控制单元，用于根据id、 iq、U]_ed、U]_eq、Rai、Ra2、Udcm、idr、 iv，计算出线开关函数Sab、 Sbc、Sea,根据所述线开关函数Sab、Sbc、Sea,计算出开关函数Sa、Sb、Sc,并通过所述开关 函数Sa、Sb、S。，在电网不平衡情况下，对所述逆变器进行控制。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理控制单元，包括： 计算子单元，用于根据id、iq、uled、ule(1、Ral、R a2、Udc;m、ito、，计算出两相同步旋转
控制输出子单元，用于对Sld和Slq进行Park反变换，以获得三相静止坐标系下的线开 关函数 Sab、Sb。、Sm ; 控制执行子单元，用于根据线开关函数SpS1^Sm，计算出开关函数Sa、S b、S。，并通过所 述开关函数Sa、Sb、S。，在电网不平衡情况下，对所述逆变器进行控制。
7. -种光伏并网逆变器系统，其特征在于，包括光伏阵列、逆变器和逆变控制器，其中， 所述逆变控制器，用于获取逆变器交流侧的三相线电压ueab、Uebe、Ueea和三相电流i a、ib、; 获取逆变器直流侧最大功率点电压Udcm和最大功率点电流idc;m ;根据基于EL方程模型建立 的逆变控制器，在电网不平衡情况下，对所述逆变器进行控制，其中，所述逆变器的模型为 三相静止坐标系下的数学模型，所述逆变控制器为基于EL方程模型的无源控制器，所述逆 变控制器的输入为u6ab、u6bc;、U6C;a、ia、i b、UUtkm和id"，所述逆变控制器的输出为三相静止坐 标系下的开关函数Sa、Sb、Sc。
【文档编号】H02J3/38GK104362675SQ201410602671
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】王久和 申请人:北京信息科技大学