[发明专利]一种光伏变流器变频控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏并网发电技术领域，尤其涉及一种光伏变流器变频控制方法。

背景技术

光伏并网变流器的研制和控制方法的优化成为近年来光伏发电领域研究的热点，其控制方法的升级尤其得到关注。目前光伏并网变流器控制方法多采用坐标变换的方式，在2相旋转坐标系下采用PI控制器控制有功电流和无功电流。PI控制器对直流量能实现零稳态误差控制，实现基波电流的无静差调节。但是由于电网中含有谐波成分，谐波成分在2相旋转坐标下表现为交流量，PI控制器对交流量的控制存在稳态误差，使得光伏并网变流器输出电流中含有谐波，降低光伏并网变流器的整体性能，增加变流器的滤波成本。

发明内容

一种光伏变流器变频控制方法，采用坐标变换的方式，在2相旋转坐标系下采用PI控制器控制有功电流和无功电流，其特征在于：包括以下步骤，

步骤S1，利用传感器采集光伏并网变流器交流输出端的三相交流电压                                               、、和交流电流、、，通过坐标变换将3相静止坐标系下的交流电压和交流电流转换至2相旋转坐标系下的电压矢量、和电流矢量、；

   步骤S2，在2相旋转坐标系下，d轴有功轴采用双闭环控制策略，外环控制直流电压，直流电压的给定和反馈作差后通过PI控制器输出，输出作为d轴电流环的给定，d轴电流环的反馈采用坐标变换后的d轴电流矢量，给定和反馈作差后通过PI并联谐振控制器，确保直流电压稳定和有功功率输出；

   步骤S3， q轴无功轴采用单闭环控制策略，按照光伏并网变流器功率因数要求给定q轴的电流给定；q轴电流环的反馈采用坐标变换后的q轴电流矢量，给定和反馈作差后通过PI并联谐振控制器，确保功率因数按照要求输出；

步骤S4，d轴和q轴电流环的输出再与坐标变换后的电压矢量、进行解耦，解耦后的电压矢量再采用空间矢量脉冲宽度调制算法计算光伏并网变流器开关器件的占空比，控制变流器输出。

利用3相静止坐标系下第3n+1次正序谐波分量在2相旋转坐标系下表现为第3n次交流分量，以及3相静止坐标系下第3n-1次负序谐波分量在2相旋转坐标系下表现为第3n次交流分量的特点，采用谐振频率为的谐振控制器可同时抑制3n+1次正序谐波分量和3n-1次负序谐波分量。

在2相旋转坐标系下有功轴的电流环和无功轴的电流环均采用PI并联谐振控制器，其中谐振（PR）控制器传递函数为：。

附图说明

图1为一种光伏变流器变频控制方法框图。

图2为PI并联谐振(PR)控制器控制模型。

具体实施方式

   一种光伏变流器变频控制方法，包括以下步骤：

   步骤S1，

如图1所示，利用传感器采集光伏并网变流器交流输出端的三相交流电压、、和交流电流、、，通过坐标变换将3相静止坐标系下的交流电压和交流电流转换至2相旋转坐标系下的电压矢量、和电流矢量、，由于电网中除基波成分外还含有谐波成分，所以电压矢量和电流矢量中除直流量外还含有交流分量。根据坐标转换的原理：3相静止坐标系下的第3n+1（n=1,2,3…）次正序谐波分量在2相旋转坐标系下表现为第3n次交流分量，3相静止坐标系下第3n-1（n=1,2,3…）次负序谐波分量在2相旋转坐标系下表现为第3n次交流分量。

   步骤S2，

如图1所示，在2相旋转坐标系下，d轴有功轴采用双闭环控制策略，外环控制直流电压，直流电压的给定和反馈作差后通过PI控制器输出，输出作为d轴电流环的给定，d轴电流环的反馈采用坐标变换后的d轴电流矢量，给定和反馈作差后通过PI并联谐振控制器，确保直流电压稳定和有功功率输出。

   步骤S3，

如图1所示，q轴无功轴采用单闭环控制策略，按照光伏并网变流器功率因数要求给定q轴的电流给定。如图2所示，q轴电流环的反馈采用坐标变换后的q轴电流矢量，给定和反馈作差后通过PI并联谐振控制器，确保功率因数按照要求输出。

步骤S4，

如图1所示，d轴和q轴电流环的输出再与坐标变换后的电压矢量、进行解耦，解耦后的电压矢量再采用空间矢量脉冲宽度调制算法计算光伏并网变流器开关器件的占空比，控制变流器输出。在2相旋转坐标系下采用的谐振控制器，其谐振频率为（n=1,2,3…），可以抑制第3n+1次正序谐波和第3n-1次负序谐波，实现消除光伏并网变流器谐波的目的。