一种光伏并网逆变器无差拍控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种逆变器的控制方法，尤其涉及一种光伏并网逆变器无差拍控制方 法。
【背景技术】
[0002] 随着太阳能光伏发电技术是最有发展前景的可再生能源技术之一，是当前国内外 的研究热点。并网逆变器是光伏发电系统的核心部件之一，其电流快速跟踪控制的效果直 接关系到光伏并网发电的电能质量。一般主要考虑其并网电流的正弦性、并网功率因数和 维持母线电压稳定的能力，因此电压外环和电流内环的双环控制方式也是目前并网逆变器 较常见的控制策略。由于光伏逆变器输出端连接的电网可以看成是一个扰动量，因此采用 电流内环控制可提高光伏系统的抗干扰能力，保证输出电流的快速跟踪性能和整个并网系 统的稳定运行。电流内环设计存在多种方法，在控制策略方面，主要有滞环控制、PI控制（比 例积分控制）、无差拍控制等。其中，PI控制中参数的选取一直是研究的热点。但是，在PI控 制器的设计过程中，PI参数的设定必须充分考虑系统的稳定性及电流跟踪能力，参数的选 取过程较为复杂，需要经过反复试验才能获得具有较好工程效果的参数，如果参数选取不 当，可能会造成部分频段内的谐波放大，对并网系统的稳定造成较大影响，甚至可能和电网 内的部分设备产生谐振放大，危及电网的安全，而且PI控制的控制精度和响应速度都不够 理想。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种光伏并网逆变器无差拍控制方法，以解决PI控制精度差和响应速 度慢的技术问题。
[0004] 本发明提供一种光伏并网逆变器无差拍控制方法，所述光伏并网逆变器无差拍控 制方法包括:根据环路电压瞬时方程，获取环路瞬时电压;直流侧电压外环采用PI控制，并 获取直流侧电压PI控制的输出指令电流;获取功率前馈电流作为修正值;根据所述PI控制 的输出指令电流和所述功率前馈电流获取电流控制器的输入电流值。
[0005] 优选的，所述环路电压瞬时方程为：其中，Ls为连接电 感，RS为内阻，Uinv为端口电压，Us为电网电压。
[0006] 优选的，所述获取功率前馈电流的计算公式为：Ipf(k)=Upv(k) · Ipv(k)/Usrms(k)， 其中，IPf(k)为光伏功率前馈电流，Upv(k)为光伏电流，Ipv(k)为光伏电流，U srms(k)为电网电 压有效值。
[0007] 本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0008] 本发明提供一种光伏并网逆变器无差拍控制方法，所述光伏并网逆变器无差拍控 制方法包括:根据环路电压瞬时方程，获取环路瞬时电压;直流侧电压外环采用PI控制，并 获取直流侧电压PI控制的输出指令电流;获取功率前馈电流作为修正值;根据所述PI控制 的输出指令电流和所述功率前馈电流获取电流控制器的输入电流值。无差拍控制控制器的 参数由整个系统的电路参数确定，参数容易较设计，并且通过在并网电流参考指令信号中 引入功率前馈电流作为修正，可以有效减轻直流侧电压控制器的负担，增强控制系统的输 出特性，从而提高控制精度和响应速度。
[0009] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不 能限制本发明。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明实施例中提供的光伏并网逆变器无差拍控制方法的流程图；
[0011] 图2是本发明实施例中提供的单相并网逆变器拓扑结构图；
[0012] 图3是本发明实施例中提供的基于功率前馈的无差拍电流控制策略框图；
[0013] 图4是本发明实施例中提供的采用基于功率前馈的无差拍电流控制时并网电压电 流波形图；
[0014] 图5是本发明实施例中提供的采用基于功率前馈的无差拍电流控制时并网电流频 谱图。
【具体实施方式】
[0015] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及 附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例 中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附 权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
[0016] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
[0017]请参看图1，所示为本发明实施例中提供的光伏并网逆变器无差拍控制方法的流 程图。
[0018] 由图1可知，本发明提供一种光伏并网逆变器无差拍控制方法，其特征在于，所述 光伏并网逆变器无差拍控制方法包括:根据环路电压瞬时方程，获取环路瞬时电压;直流侧 电压外环采用PI控制，并获取直流侧电压PI控制的输出指令电流;获取功率前馈电流作为 修正值;根据所述PI控制的输出指令电流和所述功率前馈电流获取电流控制器的输入电流 值。
[0019] 本发明提供一种光伏并网逆变器无差拍控制方法，所述光伏并网逆变器无差拍控 制方法包括:根据环路电压瞬时方程，获取环路瞬时电压;直流侧电压外环采用PI控制，并 获取直流侧电压PI控制的输出指令电流;获取功率前馈电流作为修正值;根据所述PI控制 的输出指令电流和所述功率前馈电流获取电流控制器的输入电流值。无差拍控制控制器的 参数由整个系统的电路参数确定，参数容易较设计，并且通过在并网电流参考指令信号中 引入功率前馈电流作为修正，可以有效减轻直流侧电压控制器的负担，增强控制系统的输 出特性，从而提高控制精度和响应速度。
[0020] 请参看图2,所示为本发明实施例中提供的单相并网逆变器拓扑结构图。
[0021] 由图2可知，假定并网逆变器的电流内环采用基于功率前馈的无差拍电流控制策 略，则图2所示系统的环路电压瞬时方程可以表述为：
[0022]
(1)
[0023] 式（1)中，Ls为连接电感，Rs为内阻，Uinv为端口电压，Us为电网电压。
[0024]假定直流侧电压外环采用PI控制，电流内环采用无差拍控制，同时为了增强控制 系统的输出特性，在并网电流参考指令信号中引入功率前馈电流作为修正值。则基于功率 前馈的无差拍控制策略的电流内环控制框图如下图3所示：
[0025] 将式（1)离散化，并取dis = is(k+l)-is(k)，由于在低压电路中Rs远小于Ls的阻抗， 因此忽略Rs的影响，简化为：
[0026]
(2).
[0027] 式(2)中，T。为PWM的载波周期，i(k+l)为外环电压控制的计算结果，i(k)为第k次 当前采样值，d为开关器件&的脉宽控制量。将式(2)进一步变换为：
[0028]
(3)
[0029] 实际应用时，考虑计算误差，对d取一系数K(0〈K〈1)，即：
[0030]
⑷
[0031] 在并网电流参考指令信号中引入功率前馈电流，令：
[0032]
(5)