一种基于准PR控制策略的光伏逆变器漏电流抑制方法与流程

本发明涉及光伏逆变器漏电流抑制，具体地说，涉及一种基于准pr控制策略的光伏逆变器漏电流抑制方法。

背景技术：

1、目前，随着社会的不断发展，人们对能源的需求日益增加，而不可再生能源(如石油、煤、天然气等化石能源)的储量有限，且其开采和使用过程均会对自然环境产生恶劣影响。这些化石能源产生的温室气体占全球温室气体总排放量的三分之二，其中co2的排放量占总排放量的80％，因此减少温室气体排放，缓解气候变化迫在眉睫。2017光伏逆变器漏电流抑制年，全球与能源有关的co2排放量增长了1.4％，达到了32.5光伏逆变器漏电流抑制gt的历史高位，其全球光伏逆变器漏电流抑制排放量在持平了三年之后又恢复了增长。然而，二氧化碳排放量的增加并不是普遍现象，而是由一些主要经济体的排放量出现增长导致的。相反，其他一些经济体的二氧光伏逆变器漏电流抑制化碳排放量反而出现了下降，包括美国、英国、墨西哥和日本等，其中最大的降幅来光伏逆变器漏电流抑制自美国，主要是由于可再生能源使用的增加。

2、全球能源危机和环境恶化问题加剧，太阳能、风能、核能、潮汐能等可再生能源光伏逆变器漏电流抑制的开发利用受到全球的普遍关注，其中太阳能由于其储量大、分布范围广且不会对光伏逆变器漏电流抑制环境造成污染等优点，越来越受到人们的重视，截至今日，可再生能源已经是世界上光伏逆变器漏电流抑制第二大电力来源。国际能源署发布的《2019年可再生能源》市场报告中预测，可再生光伏逆变器漏电流抑制能源在全球发电中的比重将从今天的26％上升到2024年的30％，全球可再生能源光伏逆变器漏电流抑制电总量将增长50％，增量为1光伏逆变器漏电流抑制200光伏逆变器漏电流抑制gw(相当于美国目前的总发电量)，其中光伏发电占总增长的60％。而到2024年，分布式光伏的增长将占整个太阳能光伏市场增长的近一半，分布式光伏发电量预计将增加320光伏逆变器漏电流抑制gw，几乎占总光伏发电量增长的一半，而中国的分布式光伏增长也将占全球分布式光伏增长的近一半，最早在2021年将超过欧盟成为全球装机容量的领先者。

3、未来，分布式光伏发电的发展形势一片大好。在整个光伏并网系统中，光伏电光伏逆变器漏电流抑制池利用太阳能发出直流电，而并网逆变器是将直流电转换成符合并网运行标准的交流光伏逆变器漏电流抑制电的关键所在。因此，并网逆变器工作性能的好坏会直接影响太阳能发电的使用效率，而光伏发电技术的飞速发展也将不断带动光伏并网逆变器性能要求的提高。分布式光伏逆变器漏电流抑制伏发电的应用场合越来越广，市面上适用于不同应用场合的逆变器层出不穷。因此，光伏逆变器漏电流抑制关于如何提高光伏并网逆变器的效率和可靠性，降低光伏发电成本，提高逆变器功率光伏逆变器漏电流抑制密度等方面的研究，具有相当可观的应用前景。鉴于此，我们提出了一种基于准pr控制策略的光伏逆变器漏电流抑制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于准pr控制策略的光伏逆变器漏电流抑制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了一种基于准pr控制策略的光伏逆变器漏电流抑制方法，包括如下步骤：

3、s1、设计用于抑制漏电流的新型逆变器：该新型逆变器的正、负半周电感馈能阶段都属于无源馈能，且将其交、直流母线负端直接相连，形成共负端结构；

4、s2、抑制原理分析：基于该新型逆变器抑制漏电流的原理，通过推导其共模模型，分析其漏电流抑制原理；

5、s3、漏电流抑制系统：采用储能电感电流外环pi控制和并网电流内环准pr控制的双闭环控制策略，加入单相锁相环控制和电网电压前馈控制，以抑制系统漏电流。

6、作为本技术方案的进一步改进，所述步骤s1中，所述新型逆变器为电流型逆变器，其正、负半周电感馈能阶段都属于无源馈能，用于解决输出电流正、负半周不平衡的问题；将所述新型逆变器的交、直流母线负端直接相连，形成共负端结构，用于实现抑制漏电流的目的。

7、作为本技术方案的进一步改进，所述步骤s2中，所述新型逆变器抑制漏电流的原理为寄生电容短路法。

8、作为本技术方案的进一步改进，所述步骤s2中，通过推导该新型逆变器的共模模型，分析其漏电流抑制原理的过程包括：

9、电压回路方程可得：

10、

11、式(1)中，uan、ubn分别表示逆变器输出滤波器两个支路的输出电压，lf表示逆变器电感，eg表示电源的电动势，ia、ib分别表示逆变器输出滤波器两个支路的输出电流，ilg表示漏电继电器总电流，rg表示电源的接地电阻，cpv1、cpv2分别表示交流电正、负端的电容，ilg1、ilg2分别表示交流电正、负端的漏电继电器电流，udc表示储能电感电压(逆变器输入电压)，uon表示共负端结构的流经电压；

12、定义系统的共模电压ucm和差模电压udm如下：

13、

14、由式(2)得：

15、

16、因此，可认为该新型逆变器利用寄生电容短路法消除了并网系统的漏电流。

17、作为本技术方案的进一步改进，所述步骤s3中，漏电流抑制系统采用储能电感电流外环p i控制和并网电流内环准pr控制的双闭环控制策略的计算过程为：

18、

19、式(4)中，gpi(s)为pi控制器传递函数，kp、ki分别为pi环节的比例系数和积分系数；gqpr(s)为准pr控制器传递函数，kpr、kr分别为准pr环节的比例系数和谐振系数，ω0为基波角频率，ωc为截止频率，s为信号积分。

20、作为本技术方案的进一步改进，所述漏电流抑制系统的电流内环采用准pr控制器，其性能由截止频率ωc、比例系数kpr和谐振系数kr决定；其中：

21、准pr控制器的截止频率ωc的取值可考虑为电网频率的波动范围±0.5hz；

22、准pr控制器的比例系数kpr可取电流内环开环传递函数的截止频率为系统开关频率的十分之一来设计；

23、准pr控制器的谐振系数kr在不明显改变内环截止频率和保证较大相位裕量的前提下可尽量增大。

24、作为本技术方案的进一步改进，所述漏电流抑制系统的电流外环采用pi控制器，可以对直流信号实现无静差跟踪，用于稳定储能电感电流，其性能由比例系数kp和积分系数ki决定。

25、本发明的目的之二在于，提供了一种基于新型逆变器的漏电流抑制装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述的基于准pr控制策略的光伏逆变器漏电流抑制方法的步骤。

26、本发明的目的之三在于，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于准pr控制策略的光伏逆变器漏电流抑制方法的步骤。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果：

28、1.该基于准pr控制策略的光伏逆变器漏电流抑制方法中，提出一种正、负半周电感馈能阶段都属于无源馈能，且交、直流母线负端直接相连形成共负端结构的新型逆变器，该电流型新型逆变器可以解决输出电流正、负半周不平衡的问题，达到抑制漏电流的目的；

29、2.该基于准pr控制策略的光伏逆变器漏电流抑制方法中，基于电流型逆变器的寄生电容短路法在单相光伏并网系统漏电流抑制中的应用研究，通过推导新型逆变器的共模模型，分析其漏电流抑制原理，验证该新型逆变器可以利用寄生电容短路法消除并网系统的漏电流；

30、3.该基于准pr控制策略的光伏逆变器漏电流抑制方法中，采用储能电感电流外环pi控制和并网电流内环准pr控制的双闭环控制策略，其中准pr控制器易于实现，既可以保有pr控制器的高增益，同时还能有效减小母线频率偏移对逆变器输出电流、电压的影响，并加入单相锁相环控制和电网电压前馈控制，从而可以有效抑制系统漏电流。