一种大功率反激式逆变器的功率控制系统及方法

本发明涉及反激式逆变器控制，尤其涉及一种大功率反激式逆变器的功率控制系统及方法。

背景技术：

1、反激式逆变器由于具有结构简单、成本低、体积小、易于控制，等优点，广泛应用于光伏发电系统中，但其功率较低，为应对大功率场合，需要使用到大功率反激式逆变器。

2、功率控制是逆变器系统的一个重要控制功能。传统的逆变器功率控制方法多采用精确性良好的pi控制器，其可以实现无静差跟踪，但其应对大功率突变和其它扰动时，常产生过大超调和震动，控制效果并非理想。

技术实现思路

1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种大功率反激式逆变器的功率控制系统及方法。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种大功率反激式逆变器的功率控制系统，包括：

4、正交信号生成模块，用于采集并网电压信号vo和并网电流信号io，根据并网电压信号vo和并网电流信号io生成两组正交信号i1和i2、v1和v2；

5、坐标变换模块，用于根据两组正交信号i1和i2、v1和v2，获取d轴的电流信号id和电压信号vd，q轴的电流信号iq和电压信号vq；

6、功率计算模块，用于根据电流信号id和iq、电压信号vd和vq，获取瞬时有功功率p和瞬时无功功率q；

7、功率控制模块，用于根据瞬时有功功率p和瞬时无功功率q，获取参考电压标量v和角频率ω；

8、参考电压生成模块，用于根据参考电压标量v和角频率ω，获取d轴电压参考信号vdref和q轴电压参考信号vqref；

9、电压电流控制模块，用于根据d轴电压参考信号vdref和q轴电压参考信号vqref，获取d轴控制量ud和q轴控制量uq；

10、逆变换模块，用于根据d轴控制量ud和q轴控制量uq，获取控制量ua、ub和uc；

11、正弦脉宽调制模块，用于根据控制量ua、ub和uc，获取用于控制三个原边主开关管的信号；

12、过零比较模块，用于根据控制量ua、ub和uc，获取用于控制逆变器的信号；

13、其中，所述大功率反激式逆变器包括三路并联的反激变换器。

14、进一步地，所述正交信号生成模块采用二阶广义积分器来实现，其中i1＝io，i2相位滞后并网电流信号i190°；v1＝vo，v2相位滞后并网电压信号v190°。

15、进一步地，所述坐标变换模块具体用于将两组正交信号i1和i2、v1和v2和0信号分别进行坐标变换，由三相abc坐标系变换至两相同步旋转(dq)坐标系下，其中根据正交信号v1和v2获取d轴的电压信号vd和q轴的电压信号vq的表达式为：

16、

17、式中，va表示信号v1，vb表示信号v2，vc表示0信号，。

18、进一步地，所述瞬时有功功率p和瞬时无功功率q的表达式如下：

19、

20、即：

21、

22、进一步地，所述功率控制模块包括功率作差单元和第一自抗扰控制器；

23、所述功率作差单元，用于将瞬时有功功率p与有功功率参考值pref作差，得到有功功率误差；以及将瞬时无功功率q与无功功率参考值qref作差，得到无功功率误差；

24、所述第一自抗扰控制器，用于对有功功率误差进行调节，得到角频率增量，再加上额定角频率后得到角频率ω；以及对无功功率误差进行调节，得到电压幅值增量，再加上额定电压幅值后得到参考电压标量v。

25、进一步地，所述参考电压生成模块包括积分单元、正弦计算单元、二阶广义积分器以及坐标变换单元；

26、所述积分单元，用于对角频率ω进行时间积分，得到相位信息ωt；

27、所述正弦计算，用于将相位信息ωt与参考电压标量v相乘，得到正弦波形的电压参考信号v'ref，υ′ref＝υsin(ωt)；

28、所述二阶广义积分器，用于根据电压参考信号v'ref，得到两个正交的电压信号va和vb，其中va＝v'ref，vb相位滞后va90°；

29、所述坐标变换单元，用于将va，vb和0信号进行坐标变换，得到d轴电压参考信号vdref和q轴电压参考信号vqref。

30、进一步地，所述电压电流控制模块包括电压作差单元、第二自抗扰控制器、电流作差单元以及第三自抗扰控制器；

31、所述电压作差单元，用于将d轴电压参考信号vdref与d轴的电压信号vd作差，得到第一电压误差信号；以及将q轴电压参考信号vqref与q轴的电压信号vq作差，得到第二电压误差信号；

32、所述第二自抗扰控制器，用于对第一电压误差信号进行调节，得到d轴电流参考信号idref；以及对第二电压误差信号进行调节，得到q轴电流参考信号iqref；

33、所述电流作差单元，用于将d轴电流参考信号idref与d轴的电流信号id作差，得到第一电流误差信号；以及将q轴电流参考信号iqref与q轴的电流信号iq作差，得到第二电压误差信号；

34、所述第三自抗扰控制器，用于对第一电流误差信号进行调节，得到d轴控制量ud；以及对第二电流误差信号进行调节，得到q轴控制量uq。

35、进一步地，所述逆变换模块具体用于将d轴控制量ud和q轴控制量uq进行坐标变换的逆变换，从同步旋转坐标系变换到abc坐标系下，得到abc三轴所对应控制量ua、ub和uc；

36、坐标变换的表达式如下：

37、

38、进一步地，每路所述反激式变换器包括一个原边主开关管，且根据120°相位差依次各路反激式变换器上的原边主开关管导通；

39、所述大功率反激式逆变器还包括：

40、带有稳压电容c的直流输入端；

41、逆变器，用于将三路并联的反激变换器输出的正弦半波形式电流转换为交流形式电流；

42、lc滤波器，用于滤除谐波，以提高并网电流质量。

43、本发明所采用的另一技术方案是：

44、一种大功率反激式逆变器的功率控制方法，包括以下步骤：

45、采集并网电压信号vo和并网电流信号io，根据并网电压信号vo和并网电流信号io生成两组正交信号i1和i2、v1和v2；

46、根据两组正交信号i1和i2、v1和v2，获取d轴的电流信号id和电压信号vd，q轴的电流信号iq和电压信号vq；

47、根据电流信号id和iq、电压信号vd和vq，获取瞬时有功功率p和瞬时无功功率q；

48、根据瞬时有功功率p和瞬时无功功率q，获取参考电压标量v和角频率ω；

49、根据参考电压标量v和角频率ω，获取d轴电压参考信号vdref和q轴电压参考信号vqref；

50、根据d轴电压参考信号vdref和q轴电压参考信号vqref，获取d轴控制量ud和q轴控制量uq；

51、根据d轴控制量ud和q轴控制量uq，获取控制量ua、ub和uc；

52、根据控制量ua、ub和uc，获取用于控制三个原边主开关管的信号；

53、根据控制量ua、ub和uc，获取用于控制逆变器的信号；

54、其中，所述大功率反激式逆变器包括三路并联的反激变换器。

55、本发明的有益效果是：本发明将线性自抗扰控制器的抗扰特性和功率控制的瞬时功率跟踪特性结合起来，极大地提升了大功率反激式逆变器功率控制的抗扰动能力。