[发明专利]一种三相太阳能逆变输出波形动态补偿控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相太阳能输出波形控制方法，尤其是涉及一种三相太阳能逆变输出波形动态补偿控制方法。

背景技术

在太阳能发电系统中，太阳能电池阵列产生的直流电经过逆变器转换为交流电，输出给用户的交流电的质量是衡量逆变器性能的一个重要指标。然而由于系统设计中存在的参数不匹配或一些非线性现象，如电路中电阻、电容和电感参数的偏差和功率管的开关死区等，使得输出波形有较大的谐波；另一方面由于非线性负载及动态上载和去载等的影响，也会使得输出波形发生严重畸变。高品质的输出是太阳能发电系统并入大电网的必要条件，同时高品质的输出对于离网运行的太阳能发电系统是有效保障各类用电设备正常可靠运行的关键因素。因此，随着太阳能发电的推广和应用，逆变输出波形控制技术愈发重要。

随着高速数字信号处理器(DSP)的迅速发展和应用，当今的太阳能逆变系统控制大部分采用数字控制方法，硬件设计简单，调试方便，可靠性高，能克服模拟控制存在的分散性大、温度漂移及器件老化等问题。由于DSP具有超强的数据处理能力和快的响应速度，配合高性能的模数转换器，DSP能瞬时读取太阳能逆变输出值，采用先进的控制策略，可以对负载动态变化产生的谐波进行动态补偿，使得逆变器输出高品质的波形。

对于三相输出太阳能系统，如果使用三个独立的全桥单相逆变器，会增加功率开关管如IGBT的数目，成本升高，同时采取三个控制系统，计算量大，难以控制三相平衡。采用三相半桥拓扑的逆变器，减少了功率开关管的数目，降低了成本，但三相输出相互影响，加大了控制算法的难度。本发明主要针对后一种逆变器设计了新的控制方法。

目前，实现三相太阳能逆变输出的波形控制技术有：(1)比例积分控制(PI控制)。三相输出信号经调理电路送入DSP数模转换单元，将转换结果存于DSP中，经Clarke和Park变换后，生成电流dq分量，得到输出电流的反馈信号，再与给定dq分量进行比较，其偏差信号经PI控制器，得到脉冲控制量。单单使用PI控制的方法能有较好的动态性能，但是输出波形的稳态性能较差。(2)对三相分别使用重复控制方法。利用控制系统的内模原理，设计一个重复控制器，使得系统能跟踪输出误差，用一个周期信号保持器消除周期参考信号或者扰动引起的周期跟踪误差。重复控制能保证输出波形，但由于重复控制得到的控制指令不是立即输出给系统，而是滞后一个参考周期信号才输出，使得干扰出现后的一个参考周期内，系统对干扰不产生任何调节作用，因此重复控制系统的动态响应速度非常慢。(3)对三相分别使用PI控制和重复控制相结合的方法。对每一相输出信号经调理电路、AD转换后的结果存入DSP中，得到单相输出的反馈信号，将此反馈信息与给定正弦表的相应数据进行比较，其偏差信号根据PI控制算法得到脉冲控制量；同时对每相实施重复控制方法，将控制输出量叠加在PI控制器的输出上，保证每相输出波形的稳态性能和动态性能。后两种方法对每相单独控制，难以控制三相的平衡，在PI控制和重复控制相结合的方法中，由于重复控制输出量总是叠加在PI控制输出上，当负载发生较大的扰动时，如上载和去载过程中，电压会总体抬高或降低，输出正负不对称，在隔离变压中引起较大的直流分量，会导致直流偏磁现象，严重影响变压器的运行。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单、高效、易于实现的三相太阳能逆变输出波形动态补偿控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种三相太阳能逆变输出波形动态补偿控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)三相太阳能逆变输出电压电流信号经信号调理电路处理后输入到DSP中，DSP采用模糊PI控制方法对其进行三相矢量控制、计算调制比、计算三相SPWM波的脉宽；

2)DSP计算电流瞬间变化监控值，判断该值是否超过阈值，若为是，执行步骤3)，若为否，执行步骤4)；

3)DSP对每相一个周期内每个离散点的自学习补偿量和当前补偿偏差量全部清零，执行步骤5)；

4)DSP对每相计算当前电流输出与理想正弦波的偏差，根据该偏差设定补偿偏差量，执行步骤5)；

5)DSP计算每相的下一个周期自学习补偿量；

6)DSP将步骤5)计算所得的每项的下一个周期自学习补偿量加到各自的SPWM波的脉宽上，得到最终的SPWM波的脉宽，并输出三相SPWM波。

所述的步骤1)中的DSP采用模糊PI控制方法对其进行三相矢量控制、计算调制比、计算三相SPWM波的脉冲宽度过程如下：

a.DSP获得三相电压电流值；