[实用新型]光伏并网逆变器输出电流控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电流控制系统，特别是一种光伏并网逆变器输出电流控制系统。

背景技术

光伏并网发电是太阳能发电的一种形式，它的实现过程是：阳光照射到光伏电池上产生直流电能，通过某种转换装置，将光伏电池产生的直流电转换成交流电并输送到电网中，这种转换装置就是光伏并网逆变器。

为了能将输出的电流输送到电网中，光伏并网逆变器输出的正弦波电流必须和电网电压同频同相，且输出电流的谐波含量必须小于规定的数值。因此，光伏并网逆变器的技术核心之一就是输出电流的控制技术，一般需要通过闭环控制来实现。现阶段光伏并网逆变器输出电流有多种控制方案，包括PI控制、单周期控制、重复控制、滞环电流控制等。

PI控制即比例积分控制，通过比例控制克服外界干扰对输出电流的影响，通过积分控制消除给定信号与反馈信号的误差。但光伏并网逆变器输出的是正弦波电流，积分控制仅能对阶跃信号能消除误差，对正弦信号则无法消除误差，对电网电压谐波、逆变器死区等周期性扰动无法有效克服。为了消除误差，必须得通过增大比例系数实现，但增大比例系数将导致系统失稳，且积分控制对正弦信号存在滞后作用，需要设置相位补偿才能达到相位跟踪的目的，实现起来你、比较复杂。

单周期控制是一种PWM（脉冲宽度调制）控制方法，理论上可以通过控制PWM的占空比，使控制量的平均值严格正比于参考量，从而达到控制并网逆变器输出电流的目的，但该控制方法依赖于并网逆变器的精确数学模型和器件的精确参数。实际上，由于并网逆变器数学模型的近似性、参数检测的误差和漂移，使得单周期控制很难得到理想的控制效果。

重复控制是根据内模控制原理，在控制器上设置重复信号发生器内模，在重复控制器作用下，控制器对给定值与反馈值的误差进行逐周期积分，抑制周期性干扰，从而达到输出电流跟踪电流给定值的作用，对电网电压谐波干扰、逆变器死区效应等周期性干扰具有良好的克服能力。但周期控制对瞬时干扰缺乏克服能力，一般需要与其他控制方法配合使用。

滞环电流控制是在电流给定值与反馈值之间设置一固定的误差带，通过计算求取电流给定值与反馈值之差，即偏差，当偏差超过误差带时，功率器件产生开关动作，使偏差返回到误差带之内，使输出电流的平均值跟随给定值，从而达到输出电流控制的目的。但采用该方法时，功率开关器件的开关动作是根据给定值与反馈值的误差大小来确定的，因而开关频率不固定，影响了并网逆变器输出滤波电路的优化设计，当开关频率过高时，也有可能导致功率损耗过大。

总之，现有的光伏并网逆变器输出电流控制技术方案存在跟踪误差大、抗干扰能力不强、输出电流谐波含量大的缺点。

实用新型内容

为了解决上述光伏并网逆变器输出电流控制方案存在的问题，本实用新型的目的是提供一种简单、实用的光伏并网逆变器输出电流控制系统，该控制系统采用双电流闭环控制结构，输出电流对电流给定值具有良好的跟踪能力，可以很好抑制干扰。

本实用新型采用的技术方案是：

一种光伏并网逆变器输出电流控制系统，包括光伏电池、桥式逆变器、电流闭环控制器、输出滤波器和隔离变压器，所述光伏电池经阳光照射后产生直流电，所述的直流电经过受电流闭环控制器控制的桥式逆变器后产生交流电，所述的交流电经过输出滤波器滤波和隔离变压器放大后传输到电网，所述的电流闭环控制器采用双电流闭环控制结构。

进一步作为优选的实施方式，所述的双电流闭环控制结构具体为：由经过所述输出滤波器中的滤波电感产生的滤波电感电流反馈构成的电流内环控制；由所述变压器输出电流反馈构成的电流外环控制。

进一步作为优选的实施方式，所述的电流内环控制采用比例控制结构，所述的电流外环控制采用比例控制加重复控制的复合控制结构。

进一步作为优选的实施方式，所述的电流外环控制的实现过程如下：

（1）交流输出电流给定值i_ACf与变压器输出电流反馈信号i_outf比较，求取偏差值e₁；

（2）偏差e₁经比例控制器放大形成控制量u_p1，偏差e₁经重复控制器处理后形成控制量u_rp，控制量u_p1和u_rp相加，产生外环控制信号u_c1；