单级式三相光伏并网逆变器的功率前馈控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN104578167A(43)申请公布日2015.04.29(21)申请号201510050207.4(22)申请日2015.01.30(71)申请人闫朝阳地址066000河北省秦皇岛市海港区燕山大学电气工程学院申请人秦皇岛燕大朝华电子科技有限公司(72)发明人闫朝阳高燕妮张喆刘安平杨振华赵常明白鹤(51)Int.Cl.H02J3/38(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称单级式三相光伏并网逆变器的功率前馈控制方法(57)摘要本发明公开了一种单级式三相光伏并网逆变器的功率前馈控制方法，由光伏电池板、三相并网逆变器及滤波环节组成。该逆变器并网控制策略，电流内环采用PI调节器，并采用了一种新的PI计算方法，外环采用功率前馈控制，使得逆变器输出的并网电流与电网电压同频同相。解决了仿真和实验中调节器参数不一致的问题。同时也避免了在实验过程中PI调节器参数试凑的盲目性，能够加快实验调试过程，省时高效。在逆变器并网领域有广阔的应用前景。CN104578167ACN104578167A权利要求书1/2页1.单级式三相光伏并网逆变器的功率前馈控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1单级式三相光伏并网逆变器的功率前馈控制方法采用电压电流双闭环控制；步骤2单级式三相光伏并网逆变器电流内环采用传统的PI控制，其中PI调节器的参数采用一种用闭环传递函数直接计算调节器的参数的计算算法，将电感中的串联电阻忽略，将其看成一个近似系统，按其具有负实根来设计PI调节器，电流内环中，d、q轴实现了*解耦，系统可以对d轴和q轴分别进行独立控制，以d轴为例，给定电流id，与并网电流id做差，经过PI调节器产生驱动波形控制逆变器的工作；步骤3电压外环采用功率前馈控制，直接将输入功率的信息传递给并网电流的给定，对系统起到快速调节的作用。2.根据权利要求1所述的单级式三相光伏并网逆变器的功率前馈控制方法，其特征在于：采样逆变器输入侧的电压与电流计算得到逆变器输入侧的功率，忽略逆变器开关损耗以及线路损耗，由逆变器输入侧功率与并网功率相等，可以得到电流ipdf，将ipdf作为前馈量与电网电压外环调节器的输出量相加作为d轴电流的给定，这样功率前馈算法中由于d轴电流的给定包含输入功率，当输入功率发生变化时，直接可以将信息传递给并网电流控制环节。3.根据权利要求1所述的单级式三相光伏并网逆变器的功率前馈控制方法，其特征在于，所述步骤2中，PI调节器参数的计算方法为：21)根据电流环的控制框图可以得到其闭环传递函数为:将电感中的电阻省略，即把闭环传递函数中的r省略掉，可得到一个新的闭环传递函数，把此系统看成一个近似的系统，化成近似系统的大前提为：其中kip为电流环的比例增益系数，kii为积分增益系数，N为误差(N越小越相似)，处理上式闭环系统时，按其具有负实根来设计PI调节器；22)近似处理后的系统闭环传递函数为：其中，a1与a2近似相等，可以对消，对闭环传递函数进行化简，其中，a3为闭环系统带宽，a1与a2只能近似相等，为了表征a1与a2的相等度，设2CN104578167A权利要求书2/2页n越接近1，对消程度越好，最后得到的近似系统越与实际系统相近，根据a2，a3的关系与a2的表达式，求得kip的表达式为：23)为了进一步精确，采用：其中，d＝kii/kip，m越小近似条件满足程度越好，近似系统与实际系统相差越小，根据d的表达式以及kip的表达式得到kii的表达式为：24)根据步骤21中近似处理后的闭环传递函数，可以求出其两个闭环极点，根据计算比例增益系数kip和积分增益系数kii的公式还有近似处理后的闭环传递函数的两个闭环极点可以求出m与n的表达式，其表达式采用：其中，n>1，取n＝1.005，m＝0.19801。3CN104578167A说明书1/5页单级式三相光伏并网逆变器的功率前馈控制方法技术领域[0001]本发明涉及光伏并网逆变器并网控制方法，特别涉及并网逆变器的功率前馈控制方法，属于电力电子光伏并网逆变器闭环控制方法领域。背景技术[0002]单级式光伏并网系统主要由光伏电池阵列、直流母线电容Cpv、DA/AC变流器、输出滤波器以及电网组成。其工作原理为：光伏电池组件通过串并联将直流侧的电压升高以确保逆变器能够正常工作。通过控制DC/AC变换器同时实现最大功率点跟踪与单位功率因数的并网。因此可以看出，单级式光伏并网逆变器仅通过一级逆变器就可以完成最大功率点跟踪和并网这两个功能，单级式光伏并网系统克服了传统两级式的光伏并网逆变器系统的多级能量变换的效率低，功耗高缺点，电路简单，所需的元器件少；无储能环节，减少了投资资本。[0003]针对单级式光伏并网逆变器为了使并网电