适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法与流程

本申请涉及光伏并网发电领域，特别是涉及一种适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法。

背景技术：

近年来，太阳能等新能源的开发和利用为缓解世界范围内的环境污染和社会的可持续发展发挥了重要作用。光伏发电是太阳能利用的主要形式之一，光伏并网发电系统将太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。

而分布式光伏并网逆变器作为光伏并网发电系统的重要组成部分之一，是光伏发电与电网并网的核心，而调节器作为分布式光伏并网逆变器的电流调控单元，在近年来更是得到了业界的重视。

目前业界针对分布式光伏并网逆变器用的单pi调节器对只基波控制有效，但对电网中存在的5、7次背景谐波抑制能力有限，故造成并网电流畸变严重，特别是有变压器连接的情况。而一些学者提出的pr或qpr调节器虽然对单次谐波有较好抑制能力。但同时把基波也考虑进入，会导致并网稳定性有一定影响，且如果电网背景谐波差别很大，难以适应取得很好的谐波抑制效果。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统方案中并网电流畸变严重、谐波抑制效果差的问题，提供一种适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法。

一种适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法，包括：

将所述调节器输入电流进行第一变换处理，并输出第一基波分量；

利用pi调节器对所述第一基波分量进行调节后输出第一调节器输出电流，并对所述第一调节器输出电流进行第二变换处理；

利用pr调节器对所述调节器输入电流进行调节，并输出第二调节器输出电流；

将所述第一调节器输出电流与所述第二调节器输出电流进行叠加，且对所述调节器输出电流进行第二变相处理后输出信号。

本申请提供的适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法，将调节器输入电流进行第一变换处理，并输出第一基波分量。利用pi调节器对所述第一基波分量进行调节后输出第一调节器输出电流，并对所述第一调节器输出电流进行第二变换处理。利用pr调节器对所述调节器输入电流进行调节，并输出第二调节器输出电流。将所述第一调节器输出电流与所述第二调节器输出电流进行叠加，且对所述调节器输出电流进行第二变相处理后输出信号。本申请提供的适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法可对光伏并网逆变器的输出电流进行基波调节和谐波抑制调节，从而解决光伏并网逆变器的调节器在电流调节过程中并网电流畸变严重，谐波抑制效果差的问题。

其中一项实施例中，所述将所述调节器输入电流进行第一变换处理，并输出第一基波分量之前，所述方法还包括：

对所述光伏并网逆变器的输出电流进行第一变相处理后得到所述调节器输入电流。

其中一项实施例中，所述第一变相处理为将所述并网逆变器的输出电流由三相电流转换为两相电流。

其中一项实施例中，所述第二变相处理为将所述调节器输出电流由两相电流转换为三相电流。

其中一项实施例中，所述利用pi调节器对所述第一基波分量进行调节后输出第一调节器输出电流，并对所述第一调节器输出电流进行第二变换处理包括：

利用所述pi调节器对所述第一基波分量进行比例调节；

利用所述pi调节器对所述第一基波分量进行积分调节；

将所述经过比例调节的第一基波分量与所述经过积分调节的第一基波分量进行叠加，并输出所述第一调节器输出电流。

其中一项实施例中，所述利用pr调节器对所述调节器输入电流进行调节，并输出第二调节器输出电流包括：

利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的谐波部分进行比例调节；

利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的谐波部分进行谐振调节；

将经过所述比例调节和所述谐振调节的所述调节器输入电流进行叠加，并输出所述第二调节器输出电流。

其中一项实施例中，所述利用pr调节器对所述调节器输入电流的谐波部分进行调节时，所述调节器输入电流的谐波部分包括5次谐波和7次谐波。

其中一项实施例中，所述利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的谐波部分进行比例调节包括：

利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的5次谐波进行比例调节；

利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的7次谐波进行比例调节。

其中一项实施例中，所述利用所述pr调节器对所述调节器输入谐波进行谐振调节包括：

利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的5次谐波进行谐振调节；

利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的7次谐波进行谐振调节。

其中一项实施例中，所述将经过所述比例调节和所述谐振调节的所述调节器输入电流进行叠加，并输出所述第二调节器输出电流包括：

输出经过5次谐波调节的所述调节器输出电流；

输出经过7次谐波调节的所述调节器输出电流。

本申请提供的适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法，通过所述pr调节器对所述光伏并网逆变器输出电流的5、7次谐波进行抑制，解决传统方案中调节器对电流调节中存在的并网电流畸变严重后果的问题。通过所述pi调节器提高低次频调节过程中的并网稳定性。在电网背景谐波差别很大的情况下，本申请实施例提供的适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法可以取得很好的谐波抑制效。

附图说明

图1为本申请的一个实施例提供的一种适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法的流程示意图。

图2为本申请的又一个实施例提供的一种适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法的流程示意图。

图3为本申请的另一个实施例提供的一种适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法的流程示意图。

图4为本申请的另一个实施例提供的一种适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法的流程示意图。

图5为本申请的另一个实施例提供的一种适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法的流程示意图。

图6为本申请的另一个实施例提供的一种适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法的流程示意图。

具体实施方式

本申请提供的适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法，旨在解决传统方案中用调节器进行调节后，并网电流畸变严重、谐波抑制效果差的问题。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参见图1，本申请的一项实施例提供一种适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法，包括：

s10，将所述调节器输入电流进行第一变换处理，并输出第一基波分量。

本实施例中涉及的所述调节器输入电流指的是由光伏并网逆变器输出给调节器的电流进行变相处理后的电流。另，所述第一变换处理是指将所述调节器输入电流进行dq变换。所述dq变换是一种解耦控制方法，使得各个控制量可以分别控制，可以消除谐波电压和不对称电压的影响，由于应用了同步旋转坐标变换，容易实现基波与谐波的分离。可以理解的是，在复杂的周期性振荡中包含基波和谐波，和该振荡最长周期相等的正弦波分量称为基波。本实施例中，经过第一变换处理后，所述调节器输入电流实现了基波与谐波的分离，且输出了第一基波分量。

s20，利用pi调节器对所述第一基波分量进行调节后输出第一调节器输出电流，并对所述第一调节器输出电流进行第二变换处理。

所述pi调节器是一种线性控制器。所述pi调节器根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。具体地，所述pi调节器各校正环节的作用如下所述。一，进行比例环节调节，即成比例的反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，所述pi调节器立即产生控制作用，以减少偏差。二，进行积分环节调节。所述积分调节环节主要用于消除静差，提高系统的无差度。总的来说，在本实施例中，所述pi调节器主要是用来改善控制系统的稳态性能。在利用所述pi调节器度对所述第一基波分量进行调节处理后，输出所述第一调节器输出电流。

所述第二变换处理指的是对所述第一调节器输出电流进行dq反变换。可以理解的是，所述dq反变换是指将各个控制量进行重新耦合。所述耦合关系指的是某两个事物之间如果存在一种相互作用、相互影响的关系。在本实施例中，所述各个控制量指的是本申请中涉及的第一调节器输出电流中的基波与谐波。

s30，利用pr调节器对所述调节器输入电流进行调节，并输出第二调节器输出电流。

所述pr控制器，即比例谐振控制器，由比例环节和谐振环节组成，可对正弦量实现无静差控制。本实施例中，所述pr调节器利用静止坐标系对所述调节器输入电流的谐波抑制部分进行调节，具体地，是利用静止坐标系对所述调节器输入电流的谐波抑制部分进行α和β轴的计算调节。各次谐波的α和β轴相互解耦，可以分别独立计算得出相应的调节量。具体算法如下：

iα(k)＝iα(k-1)+(kr*iα(k)-zα(k))*ts------(2)

iβ(k)＝iβ(k-1)+(kr*iβ(k)–zβ(k))*ts------(4)

iα(k-1)＝iα(k)------(5)

zα(k-1)＝zα(k)------(6)

iβ(k-1)＝iβ(k)------(7)

zβ(k-1)＝zβ(k)------(8)

其中kr是调节器系数,可以根据具体次数不同而改变，ts为离散时间即计算周期，为谐波基准角频率，可以根据需要而设置。k代表当前采样计算时刻，k-1代表上一时刻。zα表示所述调节器输入电流的谐波抑制部分在α轴的z变换量，zβ表示所述调节器输入电流的谐波抑制部分在β轴的z变换量。iα代表计算得出的所述调节器输入电流的谐波抑制部分在α轴的分量。iβ代表计算得出的所述调节器输入电流的谐波抑制部分在β轴的分量。经所述pr调节器进行计算调节后，输出第二调节器输出电流，所述输出电流包括iα和iβ。

s40，将所述第一调节器输出电流与所述第二调节器输出电流进行叠加得到调节器输出电流，且对所述调节器输出电流进行第二变相处理后输出信号。

所述第一调节器输出电流即为利用所述pi调节器进行稳态控制的调节器输入电流，所述第二调节器输出电流即为利用所述pr调节器进行谐波抑制的调节器输入电流。将所述第一调节器输出电流与所述第二调节器输出电流进行叠加后得到所述调节器输出电流。所述第二变相处理指的是将所述调节器输出电流由两相电流转换为三相电流。

本申请提供的适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法，将调节器输入电流进行第一变换处理，并输出第一基波分量。利用pi调节器对所述第一基波分量进行调节后输出第一调节器输出电流，并对所述第一调节器输出电流进行第二变换处理。利用pr调节器对所述调节器输入电流进行调节，并输出第二调节器输出电流。将所述第一调节器输出电流与所述第二调节器输出电流进行叠加，且对所述调节器输出电流进行第二变相处理后输出信号。本申请提供的适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法可通过所述pi调节器和所述pr调节器分别对光伏并网逆变器的输出电流进行基波调节和谐波抑制调节，从而解决光伏并网逆变器的调节器在电流调节过程中并网电流畸变严重，谐波抑制效果差的问题。

在本申请的一个实施例中，所述方法还包括：

对所述光伏并网逆变器的输出电流进行第一变相处理后得到所述调节器输入电流。

本实施例中，所述光伏并网逆变器的输出电流为三相电流，所述第一变相处理为将三相电流转换为两相电流，可以理解的是，所述调节器输入电流为两相电流。在调节器对电流调节的过程中，将所述光伏并网逆变器的输出电流由三相电流转换为两相电流可降低所述光伏并网逆变器的输出电流的电压，以保证所述调节器输入电流的电压范围匹配所述调节器的电压要求。

请参见图2，在本申请的一个实施例中，所述s20包括：

s210，利用所述pi调节器对所述第一基波分量进行比例调节；

s220，利用所述pi调节器对所述第一基波分量进行积分调节；

s230，将所述经过比例调节的第一基波分量与所述经过积分调节的第一基波分量进行叠加，并输出所述第一调节器输出电流。

如上所述，所述pi调节器对所述第一基波分量的调节分为比例调节环节和积分调节环节。所述进行比例调节即成比例的反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，所述pi调节器立即产生控制作用，以减少偏差。在本申请中，所述控制系统的偏差信号指的是所述调节器输入电流的偏差信号。所述进行积分调节主要用于消除静差，提高系统的无差度。本申请中，所述系统指的是所述调节器输入电流。在对所述第一基波分量分别进行比例调节和积分调节后，输出所述第一调节器输出电流。所述pi调节器通过所述比例调节和所述积分调节可有效改善控制系统的稳态性能。

请参见图3，在本申请的一个实施例中，所述s30包括：

s310，利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的谐波部分进行比例调节；

s320，利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的谐波部分进行谐振调节；

s330，将经过所述比例调节和所述谐振调节的所述调节器输入电流进行叠加，并输出所述第二调节器输出电流。

在本实施例中，所述pr调节器对所述调节器输入电流的谐波部分进行比例调节和谐振调节。所述pr调节器对所述调节器输入电流的谐波部分进行调节时，所述调节器输入电流的谐波部分包括5次谐波和7次谐波。可以理解的是，所述pr调节器基于静止坐标系，可以按照背景谐波进行分次控制，尤其是5、7次谐波等。经过所述pr调节器进行比例调节和谐振调节后可以降低电流的谐波畸变率，这样由于电网或者链接变压器导致的低次谐波畸变会被很好的抑制也不影响整个系统的稳定性。

请参见图4和图5，在本申请的一个实施例中，所述s310包括：

s311,利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的5次谐波部分进行比例调节；

s312，利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的7次谐波部分进行比例调节。

所述s320包括：

s321，利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的5次谐波部分进行谐振调节；

s322，利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的7次谐波部分进行谐振调节。

在本实施例中，所述pr调节器对所述5次谐波进行比例调节和谐振调节的算法如下：

iα5(k)＝iα5(k-1)+(kr*iα(k)-zα5(k))*ts------(2)

iβ5(k)＝iβ5(k-1)+(kr*iβ(k)–zβ5(k))*ts------(4)

iα5(k-1)＝iα5(k)------(5)

zα5(k-1)＝zα5(k)------(6)

iβ5(k-1)＝iβ5(k)------(7)

zβ5(k-1)＝zβ5(k)------(8)

其中kr是调节器系数,可以根据具体次数不同而改变，ts为离散时间即计算周期，为谐波基准角频率，可以根据需要而设置。k代表当前采样计算时刻，k-1代表上一时刻。zα5表示所述调节器输入电流的5次谐波抑制部分在α轴的z变换量，zβ5表示所述调节器输入电流的5次谐波抑制部分在β轴的z变换量。

iα5代表计算得出的所述调节器输入电流的5次谐波抑制部分在α轴的分量。iβ5代表计算得出的所述调节器输入电流的5谐波抑制部分在β轴的分量。经所述pr调节器计算后，输出5次谐波的第二调节器输出电流，所述输出电流包括iα5和iβ5。

所述pr调节器对所述7次谐波进行比例调节和谐振调节的算法如下：

iα7(k)＝iα7(k-1)+(kr*iα(k)-zα7(k))*ts------(2)

iβ7(k)＝iβ7(k-1)+(kr*iβ(k)–zβ7(k))*ts------(4)

iα7(k-1)＝iα7(k)------(5)

zα7(k-1)＝zα7(k)------(6)

iβ7(k-1)＝iβ7(k)------(7)

zβ7(k-1)＝zβ7(k)------(8)

其中kr是调节器系数,可以根据具体次数不同而改变，ts为离散时间即计算周期，为谐波基准角频率，可以根据需要而设置。k代表当前采样计算时刻，k-1代表上一时刻。zα7表示所述调节器输入电流的7次谐波抑制部分在α轴的z变换量，zβ7表示所述调节器输入电流的7次谐波抑制部分在β轴的z变换量。

iα7代表计算得出的所述调节器输入电流的7次谐波抑制部分在α轴的分量。iβ7代表计算得出的所述调节器输入电流的7谐波抑制部分在β轴的分量。经所述pr调节器计算后，输出7次谐波的第二调节器输出电流，所述输出电流包括iα7和iβ7。

本实施例中，利用所述pr调节器对所述调节器输入电流的5次谐波进行比例调节和谐振调节，利用pr调节器对所述调节器输入电流的7次谐波进行比例调节和谐振调节。利用pr调节器对5次谐波和7次谐波进行调节，可以降低所述光伏并网逆变器的输出电流的谐波畸变率。具体地，可以将传统光伏并网逆变器输出电流的谐波畸变率降低1％。特别地，如果电网背景谐波差别很大，本实施例中的算法仍能取得很好的谐波抑制效果。

请参见图6，在本申请的一个实施例中，所述s330包括：

s331，输出经过5次谐波调节的所述第二调节器输出电流；

s332，输出经过7次谐波调节的所述第二调节器输出电流。

可以理解的是，所述调节器输出电流为经过所述pr调节器进行调节的电流，所述pr调节器对所述调节器输入电流的5、7次谐波进行了谐波抑制，从而解决了并网电流畸变严重的问题。所述第二调节器输出电流又与所述第一调节器输出电流叠加，输出所述调节器输出电流，从而可以在解决并网电流畸变严重问题的同时保证并网的稳定性。

综上所述，本申请实施例提供的适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法，通过所述pr调节器对所述光伏并网逆变器输出电流的5、7次谐波进行抑制，解决传统方案中调节器对电流调节中存在的并网电流畸变严重后果的问题。通过所述pi调节器提高低次频调节过程中的并网稳定性。在电网背景谐波差别很大的情况下，本申请实施例提供的适用于光伏并网逆变器的调节器进行调节的方法可以取得很好的谐波抑制效。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。