[0033] 在图3和式（2)~（5)中，Iref(k)为直流侧电压ΡΙ控制的输出指令电流，USrms(k)为 电网电压有效值，IPf(k)为光伏功率前馈电流，Upv(k)和Ipv(k)分别为光伏电压和光伏电流。 如图3所示，电流控制器的输入i s (k+1)是由功率前馈指令Ipf (k)与直流侧电压控制输出指 令Iref(k)合成的。在光伏系统并网运行稳定时，光伏功率的前馈电流I pf(k)是一个稳定且比 较大的值，而Iref(k)则是一个变动且比较小的值。如果功率前馈能够克服光伏功率的扰动， 则系统在稳定工作时，只需要一个很小的电流指令信号I rrf(k)就可以输出较大的并网电 流，不仅不会影响控制系统的输出特性，而且可以减轻直流侧电压PI控制器的负担。
[0034]为验证上述结论，利用仿真软件Psim6.0搭建单相光伏并网电路和控制电路，对光 伏发电系统并网逆变器的电流内环控制方法进行基于功率前馈的无差拍控制策略的仿真 分析。对逆变器的输出电压和输出电流、直流侧电压及电网电压等参数进行实时采样，通过 上述公式计算得到逆变器功率器件（k+i)时刻的占空比，通过hvm发生器驱动开关器件工 作。得到电网电压US和并网电流IS的时域波形如图4所示，并网电流IS的频谱如图5所示。 [0035]从图4中可以看出，电流内环采用基于功率前馈的无差拍控制策略，0.04s以后系 统达到稳定，并网电流与电网电压几乎同相，很好的实现了相位跟踪功能，使得系统具有较 高的功率因数。而且仿真测量并网电流的总畸变率仅为2.3%，远远小于光伏系统并网电流 总畸变率不得超过5%的要求。另外，从图5中可以看出，并网电流基波幅值约11.5A，并网有 功约为1800W。并且IS几乎不含有高频毛刺。
[0036]通过对光伏系统并网逆变器电流内环控制的两种常用控制策略进行理论分析和 仿真效果对比，可以得出以下结论：
[0037] (1)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。
[0038] (2)无差拍控制策略的响应速度比PI控制策略的响应速度要快。
[0039] (3)无差拍控制策略的精度比PI控制策略的精度要高。前面两次的仿真结果证明， 在同样的电路参数和开关频率条件下，无差拍控制器的有功输出比PI控制器的有功输出要 高约4-5%，无差拍控制策略对应的并网电流和电网电压的相位差更小，功率因数更高，而 且输出电流中高频毛刺的含量也更小。这是因为无差拍控制是基于被控对象精确电路模型 的控制算法，具有无差的特点。而PI控制由于积分环节的存在，总是会存在一定的相角跟踪 滞后，因此PI控制策略不可能实现对交流的信号的完全无差跟踪。
[0040] 以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明 的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0041] 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。
[0042] 为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本 发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0043] 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他实施例的不同之处。尤其，对于装置或 系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法 实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为 分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或 者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根 据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术 人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0044] 以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明 的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 [0045]以上所述仅是本发明的【具体实施方式】，使本领域技术人员能够理解或实现本发 明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 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。2. 根据权利要求1所述的光伏并网逆变器无差拍控制方法，其特征在于，所述环路电压 瞬时方程为：' 4 =巧W -巧5，其中，Ls为连接电感瓜为内阻，Uinv为端口电压，Us 为电网电压。3. 根据权利要求1所述的光伏并网逆变器无差拍控制方法，其特征在于，所述获取功率 前馈电流的计算公式为：IpKk) =Upv化）? Ipv化VUsrms化），其中，IpKk)为光伏功率前馈电 流，Upv化)为光伏电流，Ipv化)为光伏电流，Usrms化)为电网电压有效值。
【专利摘要】本发明提供一种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。
【IPC分类】H02M7/5387
【公开号】CN105515432
【申请号】CN201610059549
【发明人】沈鑫, 曹敏, 王昕 , 张林山, 黄星, 闫永梅, 马红升
【申请人】云南电网有限责任公司电力科学研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月28日