本发明属于光伏并网发电技术领域，具体应用于三相光伏并网型逆变器，是一种无冲击电流的并网控制策略。
背景技术：
随着光伏发电技术的飞速发展，越来越多的光伏并网型逆变器接入了电网。在光伏并网型逆变器并网前，由于并网继电器两端存在电势差导致并网继电器闭合的一瞬间存在冲击电流(如图4)。该冲击电流一般会超出额定电流，大大降低并网继电器的寿命，还会造成电网电压的波动，漏电保护器误触发等问题。
对于该冲击电流，目前主流解决方法有以下两种：
(1)检测并网继电器的闭合响应时间，根据当前电网电压相位进行过零点闭合继电器。因为继电器闭合存在弹跳导致继电器闭合响应时间计算存在偏差，导致闭合时刻在电网电压过零点波动，冲击电流依然存在。
(2)实时检测电网相电压，在继电器闭合前工作在离网模式打出和电网同相位同幅值的逆变电压，合闸后再切换到并网模式。该方法切换过程较为复杂，切换时刻难以确定，另外存在相电压采样无法接入三角形电网的问题。
因此，现有方法无法很好地解决光伏并网型逆变器并网时的冲击电流问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种能够解决光伏并网型逆变器并网时的冲击电流问题的三相光伏并网逆变器无冲击电流并网控制方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种三相光伏并网逆变器无冲击电流并网控制方法，用于实现三相光伏并网逆变器的并网，所述三相光伏并网逆变器无冲击电流并网控制方法为：在所述三相光伏并网逆变器合闸前，获取所述三相光伏并网逆变器的电网侧的线电压和逆变侧的线电压，根据所述三相光伏并网逆变器的电网侧的线电压和逆变侧的线电压计算得到所述三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid和Q轴电压分量Uq_grid以及所述三相光伏并网逆变器的逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert和Q轴电压分量Uq_invert，进而得到对所述三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制所需的驱动脉冲，通过所述驱动脉冲对所述三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制；当满足①所述三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid与逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert的差值小于预设的D轴阈值Ud_close，②所述三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_grid与逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_invert的差值小于预设的Q轴阈值Uq_close且持续时间大于设定的第一时间阈值T1时，闭合所述三相光伏并网逆变器的网侧继电器，完成合闸并网。
优选的，通过以下步骤计算得到所述三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid和Q轴电压分量Uq_grid以及所述三相光伏并网逆变器的逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert和Q轴电压分量Uq_invert：
步骤a1：根据
Ur_grid＝(2*Urs_grid+Ust_grid)/3
Us_grid＝(Ust_grid-Urs_grid)/3
Ut_grid＝-(Ur_grid+Us_grid)
Ur_invert＝(2*Urs_invert+Ust_invert)/3
Us_invert＝(Ust_invert-Urs_invert)/3
Ut_invert＝-(Ur_invert+Us_invert)
计算所述三相光伏并网逆变器的电网侧的R相电压Ur_grid、S相电压Us_grid、T相电压Ut_grid和逆变侧的R相电压Ur_invert、S相电压Us_invert、T相电压Ut_invert；其中Urs_grid为所述三相光伏并网逆变器的电网侧的RS线电压，Ust_grid为所述三相光伏并网逆变器的电网侧的ST线电压，Urs_invert为所述三相光伏并网逆变器的逆变侧的RS线电压，Ust_invert为所述三相光伏并网逆变器的逆变侧的ST线电压；
步骤a2：计算所述三相光伏并网逆变器的电网侧的相位Grid_phase；
步骤a3：根据所述三相光伏并网逆变器的电网侧的R相电压Ur_grid、S相电压Us_grid、T相电压Ut_grid和所述电网侧的相位Grid_phase计算所述三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid和Q轴电压分量Uq_grid；根据所述三相光伏并网逆变器的逆变侧的R相电压Ur_invert、S相电压Us_invert、T相电压Ut_invert和所述电网侧的相位Grid_phase计算所述三相光伏并网逆变器的逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert和Q轴电压分量Uq_invert。
优选的，通过三相锁相环算法得到所述三相光伏并网逆变器的电网侧的相位Grid_phase。
优选的，通过以下步骤得到对所述三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制所需的驱动脉冲：
步骤b1：对所述三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid和逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert的差值进行比例积分控制输出得到D轴电流内环的参考Id_ref；对所述三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_grid和逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_invert的差值进行比例积分控制输出得到Q轴电流内环的参考Iq_ref；
步骤b2：根据所述三相光伏并网逆变器的电网侧的三相电流和相位Grid_phase计算出所述三相光伏并网逆变器的电网侧的电流在DQ同步旋转坐标系下的D轴电流分量Id和Q轴电流分量Iq；
步骤b3：对所述三相光伏并网逆变器的电网侧的电流在DQ同步旋转坐标系下的D轴电流分量Id与所述D轴电流内环的参考Id_ref的差值进行比例积分控制得到D轴输出电流Id_out；对所述三相光伏并网逆变器的电网侧的电流在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电流分量Iq与所述Q轴电流内环的参考Iq_ref的差值进行比例积分控制得到Q轴输出电流Iq_out；
步骤b4：根据
UD＝Ud_grid+Id_out-Iq*W*L
UQ＝Uq_grid+Iq_out-Id*W*L
计算对所述三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制所需的D轴电压UD和Q轴电压UQ，其中W为电网的角频率，L为逆变电感感量；
步骤b5：对所述三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制所需的D轴电压UD和Q轴电压UQ进行反Park变换得到Uα和Uβ，对Uα和Uβ进行反Clarke变换得到调制电压UA、UB、UC，对调制电压UA、UB、UC进行SPWM调制获得所需的驱动脉冲。
优选的，所述第一时间阈值T1为100ms。
优选的，闭合所述三相光伏并网逆变器的网侧继电器后保持时间达到预设的第二时间阈值T2时，将所述三相光伏并网逆变器切换为正常并网模式。
优选的，所述第二时间阈值T2为100ms。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明针对目前光伏并网型逆变器并网时刻冲击电流过大的问题，提出了一种无冲击电流的并网控制策略，解决了由于并网冲击电流的存在造成的元器件寿命降低以及电网受到冲击带来漏电流过大等一系列的问题，采用线电压采样同时兼容三角形和星形电网。
附图说明
附图1为本发明的三相光伏并网逆变器无冲击电流并网控制方法的逆变器的一次侧回路及控制拓扑示意图。
附图2为本发明的三相光伏并网逆变器无冲击电流并网控制方法的流程示意图。
附图3为本发明的本发明的三相光伏并网逆变器无冲击电流并网控制方法的效果示意图。
附图4为并网继电器闭合的一瞬间存在冲击电流的示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：如附图1和附图2所示，一种三相光伏并网逆变器无冲击电流并网控制方法为：在三相光伏并网逆变器合闸前，获取三相光伏并网逆变器的电网侧的线电压和逆变侧的线电压，根据三相光伏并网逆变器的电网侧的线电压和逆变侧的线电压计算得到三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid和Q轴电压分量Uq_grid以及三相光伏并网逆变器的逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert和Q轴电压分量Uq_invert，进而得到对三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制所需的驱动脉冲，通过驱动脉冲对三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制；当满足①三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid与逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert的差值小于预设的D轴阈值Ud_close，②三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_grid与逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_invert的差值小于预设的Q轴阈值Uq_close且持续时间大于设定的第一时间阈值T1时，闭合三相光伏并网逆变器的网侧继电器，完成合闸并网。
该三相光伏并网逆变器无冲击电流并网控制方法具体通过以下步骤实现：
步骤1：三相光伏并网逆变器上电后，在三相光伏并网逆变器合闸前，采集获取三相光伏并网逆变器的电网侧的线电压和逆变侧的线电压，同时采集获取三相光伏并网逆变器的电网侧的三相电流，包括电网侧的R相电流Ir_grid、电网侧的S相电流Is_grid、电网侧的T相电流It_grid。
这里考虑到三相光伏并网逆变器接入电网是三角形电网无N线，无法获取相电压，为了兼容三角形和星型电网所以使用线电压进行控制。
通常，三相光伏并网逆变器的电网侧的线电压包括电网侧的RS线电压Urs_grid、电网侧的ST线电压Ust_grid、电网侧的TR线电压Utr_grid；三相光伏并网逆变器的逆变侧的线电压包括逆变侧的RS线电压Urs_invert、逆变侧的ST线电压Ust_invert、逆变侧的TR线电压Utr_invert。本实施例中，由于所采用的计算方法，仅需获取电网侧的RS线电压Urs_grid、电网侧的ST线电压Ust_grid以及逆变侧的RS线电压Urs_invert、逆变侧的ST线电压Ust_invert即可。
步骤2：通过以下步骤计算得到三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid和Q轴电压分量Uq_grid以及三相光伏并网逆变器的逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert和Q轴电压分量Uq_invert：
步骤a1：根据
Ur_grid＝(2*Urs_grid+Ust_grid)/3
Us_grid＝(Ust_grid-Urs_grid)/3
Ut_grid＝-(Ur_grid+Us_grid)
Ur_invert＝(2*Urs_invert+Ust_invert)/3
Us_invert＝(Ust_invert-Urs_invert)/3
Ut_invert＝-(Ur_invert+Us_invert)
计算三相光伏并网逆变器的电网侧的R相电压Ur_grid、S相电压Us_grid、T相电压Ut_grid和逆变侧的R相电压Ur_invert、S相电压Us_invert、T相电压Ut_invert。
步骤a2：三相光伏并网逆变器的继电器电网侧的锁相环开始工作，通过三相锁相环算法计算得到三相光伏并网逆变器的电网侧的相位Grid_phase。
步骤a3：三相光伏并网逆变器的继电器电网侧的锁相环根据三相光伏并网逆变器的电网侧的R相电压Ur_grid、S相电压Us_grid、T相电压Ut_grid和电网侧的相位Grid_phase计算三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid和Q轴电压分量Uq_grid；根据三相光伏并网逆变器的逆变侧的R相电压Ur_invert、S相电压Us_invert、T相电压Ut_invert和电网侧的相位Grid_phase计算三相光伏并网逆变器的逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert和Q轴电压分量Uq_invert。
步骤3：通过以下步骤得到对三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制所需的驱动脉冲，从而对利用该驱动脉冲对三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制：
步骤b1：对三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid和逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert的差值进行比例积分控制输出得到D轴电流内环的参考Id_ref；对三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_grid和逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_invert的差值进行比例积分控制输出得到Q轴电流内环的参考Iq_ref。
步骤b2：三相光伏并网逆变器的继电器电网侧的锁相环根据三相光伏并网逆变器的电网侧的三相电流(电网侧的R相电流Ir_grid、电网侧的S相电流Is_grid、电网侧的T相电流It_grid)和相位Grid_phase计算出三相光伏并网逆变器的电网侧的电流在DQ同步旋转坐标系下的D轴电流分量Id和Q轴电流分量Iq。以上步骤b1和步骤b2可调换前后次序。
步骤b3：对三相光伏并网逆变器的电网侧的电流在DQ同步旋转坐标系下的D轴电流分量Id与D轴电流内环的参考Id_ref的差值进行比例积分控制得到D轴输出电流Id_out；对三相光伏并网逆变器的电网侧的电流在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电流分量Iq与Q轴电流内环的参考Iq_ref的差值进行比例积分控制得到Q轴输出电流Iq_out。
步骤b4：根据
UD＝Ud_grid+Id_out-Iq*W*L
UQ＝Uq_grid+Iq_out-Id*W*L
计算对三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制所需的D轴电压UD和Q轴电压UQ，其中W为电网的角频率，L为逆变电感感量。
步骤b5：对三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制所需的D轴电压UD和Q轴电压UQ进行反Park变换得到Uα和Uβ，对Uα和Uβ进行反Clarke变换得到调制电压UA、UB、UC，对调制电压UA、UB、UC进行SPWM调制获得所需的驱动脉冲。利用该驱动脉冲对三相光伏并网逆变器进行电网电压前馈电流内环解耦控制。
步骤4：三相光伏并网逆变器的CPU时时检测对比三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid与逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert的差值、三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_grid与逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_invert的差值。
当满足①三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_grid与逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的D轴电压分量Ud_invert的差值小于预设的D轴阈值Ud_close，②三相光伏并网逆变器的电网侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_grid与逆变侧的电压在DQ同步旋转坐标系下的Q轴电压分量Uq_invert的差值小于预设的Q轴阈值Uq_close且持续时间大于设定的第一时间阈值T1(例如100ms)时，闭合三相光伏并网逆变器的网侧继电器，完成合闸并网。此时刻无冲击电流产生，如附图3所示。
步骤5：闭合三相光伏并网逆变器的网侧继电器后保持时间达到预设的第二时间阈值T2(例如100ms)时，将三相光伏并网逆变器切换为正常并网模式(如图3不需要封脉冲，直接切换电流内环参考给定即可完成并网切换)。
综上所述，方案总的核心思想是：在并网继电器合闸前获取并网继电器两端线电压信息，根据网侧电压闭环逆变一个幅值和相位相等电压，然后闭合继电器，继电器闭合前后使用同一种控制策略，均为电网电压前馈电流内环解耦控制，继电器合闸前后的区别是电流内环电流参考给定。
本方法主要由四个部分组成：(1)锁相部分：锁相主要是为了锁住电网电压的相位Grid_phase，根据Grid_phase进行逆变器侧电压、电网侧电压及电网电流的DQ变换；(2)幅值调节部分：在DQ坐标系下根据电网D轴电压Ud_grid对逆变器输出的D轴电压Ud_invert进行闭环调节；(3)相位调节部分：在DQ坐标系下根据电网Q轴电压Uq_grid对逆变器输出的Q轴电压Ud_invert进行闭环调节；(4)继电器闭合部分：当CPU检测到在DQ同步旋转坐标系下继电器两端电压的D轴分量Ud_grid、Ud_invert和Q轴分量Uq_grid、Uq_invert差值分别小于阀值Ud_close和Uq_close持续的时间大于100ms就闭合网侧继电器，闭合继电器后持续100ms保证继电器完全闭合，切换为正常并网模式。
本方法使用的是线电压采样方式，适用于三角形和星形电网，逆变控制使用的是电网电压前馈电流内环解耦控制策略，可以适应各种电网电压畸变的弱电网，并网前后控制策略保持一致避免因为控制策略切换导致的电流冲击，实现了并网逆变器无冲击电流并网的目标，如附图3所示。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。