[发明专利]基于电容电流内环的并网无缝切换控制器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及可独立与并网双模式运行并网逆变器的控制方法，尤其是基于电容电流 内环的并网无缝切换控制器及其控制方法。

背景技术

随着化石能源的不断紧缺和环境污染的日益加剧，基于可再生能源的分布式发电系 统已成为研究的热点，而并网逆变器是其中的一个重要组成部分。为了给关键负载提供 不间断供电，要求带关键负载的并网逆变器可工作在并网和独立两种工作模式。并网模 式下，给关键负载供电的同时将多余的能量送给电网；独立模式下，给关键负载供电。 但当关键负载为非线性负载时，传统的并网控制方法无法消除并网模式下非线性负载向 电网注入的谐波电流。电网电压受整流性等非线性负载的污染，电网电压不是纯正弦波， 谐波含量较大，而独立与并网双模式运行的并网逆变器存在输出滤波电容，流过输出滤 波电容的谐波电流会降低进网电流的波形质量。另外，为了减小独立与并网两模式切换 过程中对电网和关键负载的冲击，要求独立与并网双模式工作的并网逆变器实现2种模 式之间的无缝切换。传统无缝切换控制方法未考虑电压控制模式电压调节器和电流控制 模式电流调节器切换瞬间的电压差对负载电压和进网电流的影响。

发明内容

本发明的目的在于针对传统并网控制方法的缺陷，提出一种可减小非线性负载和电 网电压畸变情况下进网电流的总谐波含量(Total Harmonic Distortion——THD)和提高独 立模式下输出电压的负载调整率，可实现独立与并网双模式的无缝切换的并网控制器及 其控制方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明基于电容电流内环的并网无缝切换控制器，其特征在于包括微处理器、电压 采样电路、并网开关驱动电路和逆变器功率管驱动电路，其中微处理器包括电网同步模 块、输出电压控制器、并网模式下的电容基准电流生成器、进网电流控制器、电容电流 控制器、切换控制指令开关和逆变器功率管逻辑生成器，电压采样电路的输入端分别接 电源系统的电网电压和逆变器自身输出电压的输出端，电压采样电路的输出端分别接电 网同步模块和输出电压控制器的输入端，电网同步模块的输出端分别接输出电压控制器 和进网电流控制器的输入端，输出电压控制器和并网模式下的电容基准电流生成器的输 出端分别接切换控制指令开关的输入端，并网模式下的电容基准电流生成器的输入端接 电网反馈电压与电容电流系数的积，进网电流控制器的输入端接电源系统的电网反馈电 流，进网电流控制器和切换控制指令开关的输出端、电源系统的负载反馈电流和输出滤 波电感反馈电流分别接电容电流控制器的输入端，电容电流控制器的输出端依次串接逆 变器功率管逻辑生成器、逆变器功率管驱动电路后接电源系统中逆变器的各个功率开关 管，微处理器的并网开关控制信号输出端串接并网开关驱动电路后接电源系统中并网开 关的输入端。

所述的基于电容电流内环的并网无缝切换控制器的控制方法，其特征在于在带载独 立运行时关断并网开关，电源系统的逆变器为输出电压控制模式；在并网运行时开通并 网开关，电源系统的逆变器为进网电流控制模式；采用电压采样电路采样电源系统电网 电压得到电网反馈电压，采用电压采样电路采样逆变器输出电压得到输出反馈电压；

从独立运行到并网运行的切换过程中，先将电网反馈电压经过电网同步模块得到与 电网电压同步的电源系统的基准电压和基准电流，电网反馈电压乘电容电流系数后经微 分器输出电容基准电流，将电源系统的基准电流和电网反馈电流依次经过第二误差计算 单元、比例调节器得到进网基准电流，在逆变器输出电压过零点时微处理器切换控制指 令开关(SW)为1后将所述电容基准电流、进网基准电流、电源系统的负载反馈电流和 输出滤波电感反馈电流依次经过第三误差计算单元、电容电流调节器、逆变器功率管逻 辑生成器、逆变器功率管驱动电路后输出各功率开关管驱动信号至逆变器；然后微处理 器将并网开关控制信号经过并网开关驱动电路闭合并网开关；最后将基准电流由零逐渐 增加至额定值，逆变器由输出电压控制模式切换至进网电流控制模式；