[发明专利]三相独立控制并网逆变控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于基于大功率太阳能逆变控制系统领域，尤其涉及一种三相独立控制的并网逆变控制系统。

背景技术

随着经济的不断发展，能源和环境问题日显突出。为了实现能源和环境的可持续发展，各国都加大了对新能源的投入。从长远看，太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。同时随着电力电子装置的应用越来越广泛，他们的存在使电能得到有效利用，但其自身所具有的非线性也使得电网的电流和电压发生畸变，给电网中其他设备及电网本身的安全运行带来不利的影响。因此，抑制电网中的谐波、提高装置的功率因素已成为电力电子、电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题，正受到越来越多的关注。高科技产品的日新月异，对新技术的发展及节能环保提出更高的要求。

传统的独立控制三相逆变控制系统采用的锁相使用的是过零比较的方法，根据跟踪源与输出电压之间的相位差，微调PWM调制正弦波的查表步长，减小两者之间的相位差，对相位进行锁定。通过改变输出周期的方式来调整相位，最后使得输出与市电的波形同步同相位达到锁相的目的。这种锁相的精度不高，开关频率越高精度越差。而一般的DQ锁相是结合空间矢量控制的控制方法和SVPWM在三相逆变系统实现，将DQ锁相应用于耦合的三相逆变系统中，使用的是空间矢量变换的控制方式，根据运算给出参考电流的D轴和Q轴分量，作为电流环的输入进行控制。控制调制方法相对复杂。

发明内容

本发明则提供一种三相独立控制的带变压器并网逆变控制系统，三相独立的电流电压环双环PI控制、前馈控制保证逆变器正常输出设定的功率值；应用于该三相独立控制的DQ锁相保证输出电流与电网同频同相。

本发明通过如下技术方案实现：

一种三相独立控制并网逆变控制系统，包括：逆变器，滤波器，变压器，DQ锁相控制装置，三相独立的电压电流双环PI控制模块，前馈控制模块，三相DQ锁相与三相独立控制结合模块，SPWM调制器；

所述DQ锁相控制装置基于同步旋转坐标变换和反馈控制策略完成闭环锁相；

所述三相独立的电压电流双环PI控制模块，电压环采用输入电压与参考电压基准进行比较，误差信号进行PI控制输出后作为电流环基准进行PI控制;

所述三相DQ锁相与三相独立控制结合模块，用于将DQ锁住的三相应用于电流环的PI控制中作为电流环的参考；

所述逆变器与滤波器及SPWM调制器电连接，滤波器与变压器电连接，DQ锁相与变压器及三相独立的电压电流双环PI控制模块电连接，前馈控制模块与三相独立的电压电流双环PI控制模块与SPWM调制器电连接。

进一步的所述三相独立控制的电压电流双环PI控制模块，电压环用来跟踪输入电压，由MPPT的输出作为电压环的反馈输入，PV电压作为参考电压经过PI控制输出，通过电压环的输出乘上由三相DQ锁相方法得出的相位角度作为电流环给定的相位，进行电流和电压的PI控制。

进一步的所述三相独立控制并网逆变控制系统，其特征在于，所述三相DQ锁相与三相独立控制的结合模块，通过DQ锁相控制方式锁住三相系统中的a相，加上ba、ca相之间的角度差分别为120度和240度，得到b、c相的相位，同时三相均加入变压器的角度30度，应用于电流环的PI控制中作为电流环的参考。

进一步的所述前馈控制模块，把市电的有效值和单相DQ锁相的角度结合代替市电生成新的前馈信号。

其中三相独立的电压电流双环PI控制模块包括电压环PI控制和电流环控制。

本发明的控制过程为：三相DQ锁相是基于同步旋转坐标变换和反馈控制策略的闭环锁相技术。三相独立的电流电压双环PI控制，电压环用来跟踪输入电压，由MPPT的输出作为电压环的反馈输入，PV电压作为参考电压经过PI控制输出，通过电压环的输出乘上由三相DQ锁相方法得出的相位角度作为电流环给定的相位，进行电流和电压的PI控制。三相DQ锁相与三相独立控制的结合,其特征在于，通过DQ锁相控制方式锁住三相中的a相，加上ba、ca相之间的角度差分别为120度和240度，得到b、c相的相位，同时三相均加入变压器的角度30度，三相独立应用于电流环的三相PI控制中作为电流环的参考。前馈控制，把市电的有效值和三相DQ锁相的角度结合代替市电生成新的前馈信号。能够减少市电本身的干扰引起输出不稳定。

作为本发明的进一步改进，所述控制方式可应用于单相逆变并网控制系统中。

本发明还提供一种三相独立控制并网逆变控制方法，所述控制方法具体控制步骤如下：