專利名稱：單相單級光伏逆變器的電流控制方法及電流控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，尤其·涉及一種單相單級光伏逆變器的電流控制方法及電流控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，光伏產(chǎn)業(yè)是世界上增長速度最快最穩(wěn)定的領(lǐng)域之一，近幾年平均每年的增速都達到了 50%以上。單相單級光伏發(fā)電系統(tǒng)因具有成本低、配置靈活等特點，在小容量光伏系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景。圖I是單相單級光伏發(fā)電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)示意圖，為快速穩(wěn)定地跟蹤到光伏電池的·最大功率點，單相單級光伏逆變器通過電壓外環(huán)控制逆變器直流側(cè)電壓，使其直流電壓實際值等于最大功率點跟蹤算法所確定的參考給定值。然而，單相單級光伏逆變器發(fā)出單相功率時，直流側(cè)電容電壓上會疊加一個近似二次諧波成分，該直流側(cè)二次諧波成分經(jīng)過電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)控制器的調(diào)節(jié)后，會在逆變器輸出電流的參考電流幅值疊加一個三次諧波成分。由于電流內(nèi)環(huán)的參考給定信號含有大量的三次諧波成分，如果不采取有效的抑制措施，輸出電流的諧波畸變率將不能滿足電能質(zhì)量標準的要求。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過采用比例-諧振控制的電流控制方法可以跟蹤到頻率相對固定的參考電流信號。但是，比例-諧振控制器在實際應(yīng)用中有以下缺點1)比例-諧振控制器在諧振頻率處實現(xiàn)增益無窮大，由于受數(shù)字控制器(特別是定點數(shù)字處理器)精度的影響，所以實現(xiàn)上比較困難；2)當電網(wǎng)頻率偏移時，增益大幅降低，控制器將會失效；3)現(xiàn)有控制器結(jié)構(gòu)中，控制器輸出的參考電流仍然包含有諧波信號，無法完全消除逆變器輸出電流中的諧波成分。基于上述問題，又提出了一種基于準比例諧振控制器的電流控制器，如圖2所示，
其傳遞函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種單相單級光伏逆變器的電流控制方法，其特征在于，包括 將光伏逆變器輸出電流的參考電流信號和交流側(cè)輸出電流采樣信號輸入至電流控制系統(tǒng)的第一加法器中進行相減運算，得到誤差信號； 將所述誤差信號輸入至所述電流控制系統(tǒng)的準諧振控制器中，基于所述準諧振控制器中確定的準諧振控制器的傳遞函數(shù)得到第一輸出信號； 將所述交流側(cè)輸出電流采樣信號直接輸入至所述電流控制系統(tǒng)的比例控制器中，基于所述比例控制器中確定的比例系數(shù)得到第二輸出信號； 將所述第一輸出信號和所述第二輸出信號輸入至所述電流控制系統(tǒng)的第二加法器中進行運算以得到控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流控制方法，其特征在于，利用以下公式來確定所述準諧振控制器中的準諧振控制器的傳遞函數(shù)H1
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流控制方法，其特征在于，通過以下步驟來確定所述準諧振控制器的傳遞函數(shù)的阻尼系數(shù)和積分系數(shù) 基于所述準諧振控制器的諧振帶寬來確定阻尼系數(shù)； 根據(jù)積分系數(shù)對所述電流控制系統(tǒng)的影響、所述準諧振控制器對諧波的抑制能力和所述準諧振控制器對所述誤差信號的控制速度來確定所述積分系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項所述的電流控制方法，其特征在于，所述比例控制器中的比例系數(shù)通過以下步驟來確定 根據(jù)確定的所述電流控制系統(tǒng)的相角裕度來得到所述電流控制系統(tǒng)的最大截止頻率； 基于所述最大截止頻率來確定所述比例控制器的比例系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流控制方法，其特征在于，根據(jù)確定的所述電流控制系統(tǒng)的相角裕度，利用以下公式來得到所述電流控制系統(tǒng)的最大截止頻率
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流控制方法，其特征在于，利用以下公式來確定所述比例控制器的比例系數(shù)kp:
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6任一項所述的電流控制方法，其特征在于， 所述積分系數(shù)對所述電流控制系統(tǒng)的影響包括所述電流控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性與所述積分系數(shù)的關(guān)系、所述積分系數(shù)與所述電流控制系統(tǒng)的截止頻率和相角的關(guān)系； 所述準諧振控制器對諧波的抑制能力包括對所述參考電流信號的前向通道的三次諧波的抑制能力。
8.一種單相單級光伏逆變器的電流控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 第一加法器，其將光伏逆變器輸出電流的參考電流信號和交流側(cè)輸出電流采樣信號進行相減運算，得到誤差信號； 準諧振控制器，其與所述第一加法器連接，將所述誤差信號基于所述準諧振控制器中確定的準諧振控制器的傳遞函數(shù)得到第一輸出信號； 比例控制器，其將所述交流側(cè)輸出電流采樣信號基于所述比例控制器中確定的比例系數(shù)得到第二輸出信號； 第二加法器，其與所述準諧振控制器和所述比例控制器連接，將所述第一輸出信號和所述第二輸出信號進行運算以得到控制信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電流控制系統(tǒng)，其特征在于，所述準諧振控制器中的準諧振控制器的傳遞函數(shù)H1:
10.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的電流控制系統(tǒng)，其特征在于，所述比例控制器中的比例系數(shù)通過以下步驟來確定 根據(jù)確定的所述電流控制系統(tǒng)的相角裕度來得到所述電流控制系統(tǒng)的最大截止頻率； 基于所述最大截止頻率來確定所述比例控制器的比例系數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電流控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)確定的所述電流控制系統(tǒng)的相角裕度，利用以下公式來得到所述電流控制系統(tǒng)的最大截止頻率
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單相單級光伏逆變器的電流控制方法，該方法包括將光伏逆變器輸出電流的參考電流信號和交流側(cè)輸出電流采樣信號輸入至電流控制系統(tǒng)的第一加法器中進行相減運算，得到誤差信號；將誤差信號輸入至電流控制系統(tǒng)的準諧振控制器中，基于準諧振控制器的傳遞函數(shù)得到第一輸出信號；將交流側(cè)輸出電流采樣信號直接輸入至電流控制系統(tǒng)的比例控制器中，基于比例控制器中確定的比例系數(shù)得到第二輸出信號；將第一輸出信號和第二輸出信號輸入至電流控制系統(tǒng)的第二加法器中進行運算以得到控制信號。本發(fā)明方法僅對參考電流的基波信號進行放大和跟蹤，對參考電流的三次諧波信號進行了大幅度的衰減，因此在抗諧波擾動方面具有更好的性能。
文檔編號H02M7/48GK102857133SQ201210344009
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者曾博, 于晶榮, 陳崗, 李剛, 粟梅, 徐勇 申請人:廣西電網(wǎng)公司電力科學研究院, 中南大學